李 勤， 王 崇

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司， 河北 唐山  063200）

摘 要：从钢包周转运行的各个阶段进行分析，通过理论计算与实践生产相结合，制定合理的生产工艺路径及钢包周转制度。结果表明：通过优化钢包的周转可以有效缩短钢包周转时间、降低转炉出钢温度及提高钢包的使用寿命。

关键词：钢包；周转；温度；寿命

钢包是冶金工业的主要容器，起着储存、转运钢水的作用。随着现代冶金技术的发展，品种钢的冶炼周期及冶炼难度加大，造成精炼处理时间延长，甚至个别钢种需要进行双精炼冶炼，转炉出钢的终点温度要承担钢包运行阶段的钢水过程温降，并需要补偿空包接钢水时产生钢水的温降，若终点温度不足需要精炼进行吹氧升温操作，导致精炼钢水质量恶化，影响钢水的质量，严重的造成事故。为了降低转炉的终点温度，避免由于钢包周转时间过长而造成的钢水温降大的事故，需要加快生产节奏、提高生产效率，因此缩短钢包周转时间，提高钢包周转率对炼钢厂生产顺行、降低成本、质量稳定等至关重要^[1-2]。

1 钢包周转的各个阶段

钢包周转时间指钢包运行过程中周转一个轮回的时间，即从转炉座包至下次转炉座包所耗用的时间，是钢包空置时间和满包钢水运行时间之和，为了降低钢包周转时间，降低钢包温降需要合理控制生产节奏，降低每段时间的间隔^[3]。

将钢包周转时间进行详细分类：转炉座包至出钢、转炉出钢、转炉出毕至精炼进站、精炼在站、精炼出站至连铸座包、连铸座包至浇毕、浇毕至修完钢包、修完钢包至转炉座包，图 1 为钢包周转流程图。

2017 年 12 月钢包周转时间平均值为 208.9 min，但标准差达到 26.43，如下图 2 所示。同时图中存在较多异常点，说明生产节奏波动较大，与同行业先进钢厂对比发现，钢包周转时间明显偏长，存在较大改善空间。

2 钢包周转数量计算方法

按每班 12 h，钢包周转时间为 t，钢包周转个数可由公式（1）计算得出：

N=（X_maxt）（/ 60×12）                  （1）

式中：N 为钢包周转个数，个；X_max 为每班最大冶炼炉数，炉；60 代表将小时换算为分钟。由式（1）可确定钢包周转个数、每班冶炼炉数与钢包周转时间的关系^[4-5]。

3 炼钢工艺路径优化研究

炼钢工艺路径复杂，均需经过转炉－精炼－连铸路径，炼钢生产过程中变化因素多，同时由于冶炼品种的规格和性能的因素，生产过程中各工序之间交叉作业频繁，造成生产工艺流程的选择很复杂，生产组织异常困难，因此合理的炼钢工艺路径异常重要^[6]，图 3 为炼钢生产工艺路径流程图。

对不同转炉出钢至不同精炼站的运行时间进行分析，如下图 4—图 6 所示。

从图 4 到图 6 中可以看出，进站最优路径为 1号 C 至 1 号 RH、2 号 C 至 2 号 CAS、3 号 C 至 2 号RH。同理，结合炼钢厂精炼站与连铸的的分布情况，根据最近的运行路径，精炼出站至连铸机最优方案为 LF 精炼至 CCM1、1 号 RH 精炼至 CCM2、2 号CAS 精炼至 CCM3、2 号 RH 精炼至 CCM4。

从而可制定钢水最优路径如下：

1）1 号 C-1 号 RH-CCM2；

2）2 号 C-2 号 CASCCM3；

3）3 号 C-2 号 RH-CCM4。

制定生产计划及调度人员安排生产时可结合上述钢水最优路径，结合实际的钢种需求工艺要求组织炼钢工序的生产。

4   钢包周转数量研究

钢包周转时，在满足正常生产的情况下必须严格控制钢包的周转数量，提高钢包周转效率，缩短钢包周转时间，从而稳定并保证钢包的内衬温度，降低钢水在钢包内的温降^[7]。为分析钢包周转数量对钢包浇毕至再次出钢时间的影响，取 3 台铸机同时浇钢的时间段统计分析钢包周转数量与钢包浇毕至再次出钢时间的关系，如图 7 所示，对于钢包进行上、下线调整时钢包数量进行计算，以重叠时间占用本次钢包周转周期的比例计算钢包周转个数，如图 8。

根据以上的分析结果可以看出：

1）按照同时浇钢的连铸机数量分类，单台连铸机浇钢时钢包周转数量 5 个以内，双台连铸机浇钢时钢包周转数量 9 个以内，3 台连铸机浇钢时钢包周转数量 13 个以内；

2）按照 12 h 内转炉的冶炼炉数分类，若产量为33 炉，钢包的周转数量在 10 个以内，根据 12 小时内转炉的冶炼炉数对钢包周转数量进行确定，例如12 小时内转炉冶炼炉数为 13 炉、26 炉、44 炉，钢包的周转数量为 5 个以内、9 个以内、13 个以内；

3）根据京唐公司的品种结构及产量情况，将正常 3 台铸机生产情况下钢包投用数量控制在 13 个以内，当有双联钢种时控制在 14 个以内。

5 应用效果

1）通过以上措施，钢包周转节奏明显加快，钢包周转时间降低 17.5 min 至 191.4 min，为提高铸机拉速加快生产节奏提供了有效支撑。

2）同时正常包比例逐渐升高，需要进行温度补偿的异常包比例逐渐降低，2018 年正常包比例由2017 年 81.70%提高到 85.51%，提高 3.72%，具体情况如图 9，可以直接带动转炉出钢温度降低 0.3 ℃。

3） 钢包周转稳定后有效降低了由于钢包内衬极冷极热而造成的钢包内衬耐火材料的剥落，钢包包龄有了进一步的提高。钢包的包龄由 2017 年平均 120.11 炉提高到 2018 年平均 122.57 炉，提高2.46 炉。

6 结论

通过制定合理的生产工艺路径及钢包周转制度，钢包周转时间降低 21.6 min 至 191.4 min，正常包比例逐渐升高，需要进行温度补偿的异常包比例逐渐降低。2018 年正常包比例较 2017 年提高3.72%，直接带动转炉出钢温度降低 0.3 ℃，2018 年钢包的包龄较 2017 年提高 2.46 炉，既加快了生产节奏，又降低了生产成本，预计每年可以降低生产成本 300 万元以上。

参考文献

[1] 刘青，田乃媛，殷瑞钰.炼钢厂的运行控制[J].钢铁，2003（9）：14- 18.

[2] 吴鹏飞，贺东风，汪红兵，等.新钢包热状态对钢水温度的影响[J].钢铁研究学报，2011，23（8）：27- 30.

[3] 陈红，吕永康，张继斌，等.钢包运行控制优化实践[J].钢铁，2012，47（10）：40- 44.

[4] 黄帮福，王建军，朱道飞.钢包数量计算模型[J].钢铁研究学报，2014，26（5）：17- 22.

[5] 肖茂元，王崇.钢包周转的优化研究[J].连铸，2016，41（4）：18- 22.

[6] 刘青，田乃媛，侯文义，等.转炉炼钢厂钢包转运的物理模型[J]. 北京科技大学学报，1999（4）：338- 341.

[7] 蔡峻，汪红兵，徐安军，等.炼钢厂钢包红包出钢率的影响因素仿真[J].钢铁研究学报，2014，26（1）：27- 32.