21新一代大型鋼廠連鑄工藝配置9-1完成

1、新一代大型鋼廠連鑄工藝配置研究新一代大型鋼廠連鑄工藝配置研究張龍強(qiáng)田乃媛徐安軍（北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院，北京100083）摘要：鋼鐵工業(yè)的發(fā)展使得鋼廠模式發(fā)生了革命性的變化，新一代大型鋼廠（新建的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)）必須具有產(chǎn)品制造、能量轉(zhuǎn)換和大宗社會廢棄物消納功能，在此背景下的高級潔凈鋼生產(chǎn)平臺設(shè)計應(yīng)該導(dǎo)入新的理念。連鑄工序作為新一代大型鋼廠的核心組成部分，應(yīng)在原有的平面布局、裝備配置和生產(chǎn)組織等方面引入精準(zhǔn)設(shè)計的概念，重新進(jìn)行

2、研究。本文根據(jù)擬定的新一代大型鋼廠產(chǎn)品大綱及已有的研究成果，對爐外精煉－連鑄流程的設(shè)備、工藝參數(shù)及物流匹配進(jìn)行了核算、研究，確定了新一代鋼廠連鑄工藝的量化配置：鑄機(jī)類型及數(shù)量采用2CC1CSP，與之匹配的精煉設(shè)備選擇2RH＋1CAS。關(guān)鍵詞：中國鋼鐵工業(yè)，連鑄，爐機(jī)匹配，模型關(guān)鍵詞：中國鋼鐵工業(yè)，連鑄，爐機(jī)匹配，模型StudyStudyofofContinuousContinuousCastingCastingProcessProces

3、sConfigurationConfigurationffNewewGenerationGenerationLargescaleLargescaleSteelSteelPlantPlantZHANGLongqiangTIANNaiyuanXUAnjun(MetallurgicalEcologicalEngineeringSchoolUniversityofScienceTechnologyBeijingBeijing100083Chin

4、a)Abstract:Thedevelopmentoftheironsteelindustrymakessteelmodelofarevolutionarychangenewgenerationlargescalesteelplantmusthaveproductmanufacturingenergyconversionwasteconsumptionsocialfunctionsosenicleansteelproductionpla

5、tfmshouldbedesignedintonewideas.Asthececomponentsofsteelplantcastingprocessneedstheconceptofprecisiondesignintheiginallayoutequipmentconfigurationproductionganization.Basedontheproductoutlineofthenewgenerationlargescales

6、teelplanttheexistingstudyresultsequipmentsprocessparametersmatchofsecondaryrefiningcontinuouscastingprocessarecalculated.Castingprocessconfigurationfnewgenerationsteelplanthasbeenconfirmed:2CC1CSP.Thesecondaryrefiningmod

7、eis2RH1CAS.Keywds:ChinassteelindustrycontinuouscastingmatchingbetweenBOFcastermodel2007年我國粗鋼產(chǎn)量為48966萬t，同比增長16.8%隨著曹妃甸大鋼年底的投產(chǎn)及鋼鐵企業(yè)重組、改造等政策、規(guī)劃的快速實施，中國鋼鐵工業(yè)必然迎來更快、更高的發(fā)展階段；根據(jù)“十一五”規(guī)劃，到2010年，單位GDP能源消耗要比2005年降低20％左右。一方面是高能耗、高排放的

8、鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，一方面是國家能源政策的硬性指標(biāo)，鋼鐵工業(yè)的環(huán)境成本正在迅速上升，走可持續(xù)發(fā)展道路是中國鋼鐵工業(yè)的必然選擇，新一代大型鋼廠（指新建的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)）必然朝著緊湊、連續(xù)、高效、節(jié)能和環(huán)保的方向發(fā)展[1]，必須具有產(chǎn)品制造、能量轉(zhuǎn)換和大宗社會廢棄物消納功能。中國鋼鐵工業(yè)應(yīng)該加快從產(chǎn)量效益型向質(zhì)量、品種效益型的轉(zhuǎn)變。中國薄板坯連鑄工藝快速發(fā)展并取得了明顯的業(yè)績但這種先進(jìn)流程在中國的生產(chǎn)時間還很短目前在流程裝備配置、生產(chǎn)工藝

9、、質(zhì)量與品種方面還存在某些有待改進(jìn)的問題。有的鋼廠由于建設(shè)時的條件限制如轉(zhuǎn)爐噸位過小、缺乏鐵水預(yù)處理裝備、二次冶金裝置選擇不合理以及全廠總圖布置不合理等因素出現(xiàn)了煉鋼爐、精煉爐成為生產(chǎn)“瓶頸”的現(xiàn)象無論是轉(zhuǎn)爐流程還是電爐流程都出現(xiàn)了煉鋼爐要連續(xù)出2爐鋼水之后連鑄機(jī)才能開始運(yùn)行的現(xiàn)象不僅能耗高而且影響整條作業(yè)線生產(chǎn)能力的發(fā)揮。要使這一新流程充分發(fā)揮就轉(zhuǎn)爐—薄板坯連鑄連軋高效生產(chǎn)流程而言由于爐外精煉周期長于轉(zhuǎn)爐煉鋼和連鑄的生產(chǎn)周期LF精煉已

10、經(jīng)成為提高生產(chǎn)效率的瓶頸。為此許多鋼廠采取先煉2爐鋼分別在鋼包回轉(zhuǎn)臺和LF工位等候再煉出第3爐鋼后才開始連鑄開澆。這樣在上述等待過程中連鑄機(jī)、熱軋機(jī)都不能正常運(yùn)行煉鋼、連鑄、熱帶軋機(jī)整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率都會受到LF冶煉周期長的影響同時也會帶來能耗增高、鋼包壽命降低等問題。目前已投產(chǎn)的幾家薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)冷軋鋼板企業(yè)均遇到了采用LF精煉工藝在生產(chǎn)節(jié)奏、鋼液[Si]、[N]控制等方面的問題。從全世界冷軋板廠的精煉工藝看要高質(zhì)量、高效率地生

11、產(chǎn)冷軋薄板似應(yīng)考慮以RH作為主要精煉手段[8]。CAS和RH是大型轉(zhuǎn)爐板材傳統(tǒng)流程鋼廠普遍采用的爐外精煉工藝大多數(shù)轉(zhuǎn)爐板材鋼廠設(shè)置2臺以上的CAS和RH另外再設(shè)置1座LF用于超低硫和極低硫鋼的爐外處理甚至有一些轉(zhuǎn)爐板材鋼廠不設(shè)置LF精煉裝置。由于超低硫和極低硫鋼液的LF精煉時間長與轉(zhuǎn)爐煉鋼和連鑄節(jié)奏很難適應(yīng)設(shè)置LF裝置的轉(zhuǎn)爐板材鋼廠大多數(shù)將其作為少數(shù)鋼種的“離線”精煉裝置。因此LF精煉裝置一般都不放在靠近轉(zhuǎn)爐出鋼作業(yè)線的位置上而將RH或

12、CAS放在靠近轉(zhuǎn)爐出鋼作業(yè)線的位置上以避免天車的作業(yè)時間較長的矛盾。2.3連鑄工藝設(shè)備選擇根據(jù)擬定的產(chǎn)品大綱，鑄機(jī)應(yīng)選擇傳統(tǒng)板坯鑄機(jī)及CSP鑄機(jī)。3連鑄工藝配置的確定對于900萬ta的新一代大型鋼廠，工藝流程選定后可以對工藝配置進(jìn)行量化的核算，為了滿足其緊湊、連續(xù)、高效的要求，應(yīng)充分利用精煉等柔性環(huán)節(jié)的緩沖能力，從爐機(jī)匹配的角度，對轉(zhuǎn)爐鑄機(jī)的配置進(jìn)行更為合理的核算?？梢员苊庖酝唵蔚臄?shù)量疊加但在實際生產(chǎn)中不能實現(xiàn)高效率的匹配運(yùn)轉(zhuǎn)，造成了

13、不必要的投資及能源的浪費(fèi)的問題。3.1基于爐機(jī)匹配的轉(zhuǎn)爐－鑄機(jī)配置模型假設(shè)車間24h生產(chǎn)無節(jié)假日，每座轉(zhuǎn)爐每月定期檢修1d，全年12d，每年大修2次，每次7d，全年共14d，轉(zhuǎn)爐日歷作業(yè)天數(shù)為339d。3.1.1澆鑄時間的確定連鑄澆鑄周期由式（1）確定。＝（1）cctQnSWv?????式中：為鑄機(jī)澆鑄周期；Q為轉(zhuǎn)爐出鋼量；n為流數(shù)；S為連鑄坯斷面厚度；W為連鑄坯cct斷面寬度；為連鑄機(jī)拉速；為鑄坯比重。??3.1.2最大連澆爐數(shù)的確定

14、1）當(dāng)連鑄機(jī)澆鑄周期大于脫碳爐冶煉周期時最大連澆爐數(shù)由式（2）得出。Nmax＝＋1（2）??????rfrfrfccrfcctutumaxminmaxminmaxmindeCcctttttttt?????????－＋－＋－式中，Nmax為最大連澆爐數(shù)；為向下取整函數(shù)；、分別為精煉最小和最大??rfmintrfmaxt處理周期；、分別為精煉至大包回轉(zhuǎn)臺的最小和最大吊運(yùn)時間；、分別rfccmintrfccmaxttuminttumaxt為大