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田乃媛徐安軍（北京科技大學冶金與生態(tài)工程學院，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（新建的大型鋼鐵聯合企業(yè)）必須具有產品制造、能量轉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平臺設計應該導入新的理念。連鑄工序作為新一代大型鋼廠的核心組成部分，應在原有的平面布局、裝備配置和生產組織等方面引入精準設計的概念，重新進行

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

3、sConfigurationConfigurationffNewewGenerationGenerationLargescaleLargescaleSteelSteelPlantPlantZHANGLongqiangTIANNaiyuanXUAnjun(MetallurgicalEcologicalEngineeringSchoolUniversityofScienceTechnologyBeijingBeijing100083Chin

4、a)Abstract:Thedevelopmentoftheironsteelindustrymakessteelmodelofarevolutionarychangenewgenerationlargescalesteelplantmusthaveproductmanufacturingenergyconversionwasteconsumptionsocialfunctionsosenicleansteelproductionpla

5、tfmshouldbedesignedintonewideas.Asthececomponentsofsteelplantcastingprocessneedstheconceptofprecisiondesignintheiginallayoutequipmentconfigurationproductionganization.Basedontheproductoutlineofthenewgenerationlargescales

6、teelplanttheexistingstudyresultsequipmentsprocessparametersmatchofsecondaryrefiningcontinuouscastingprocessarecalculated.Castingprocessconfigurationfnewgenerationsteelplanthasbeenconfirmed:2CC1CSP.Thesecondaryrefiningmod

7、eis2RH1CAS.Keywds:ChinassteelindustrycontinuouscastingmatchingbetweenBOFcastermodel2007年我國粗鋼產量為48966萬t，同比增長16.8%隨著曹妃甸大鋼年底的投產及鋼鐵企業(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“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，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]，必須具有產品制造、能量轉換和大宗社會廢棄物消納功能。中國鋼鐵工業(yè)應該加快從產量效益型向質量、品種效益型的轉變。中國薄板坯連鑄工藝快速發(fā)展并取得了明顯的業(yè)績但這種先進流程在中國的生產時間還很短目前在流程裝備配置、生產工藝

9、、質量與品種方面還存在某些有待改進的問題。有的鋼廠由于建設時的條件限制如轉爐噸位過小、缺乏鐵水預處理裝備、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了煉鋼爐、精煉爐成為生產“瓶頸”的現象無論是轉爐流程還是電爐流程都出現了煉鋼爐要連續(xù)出2爐鋼水之后連鑄機才能開始運行的現象不僅能耗高而且影響整條作業(yè)線生產能力的發(fā)揮。要使這一新流程充分發(fā)揮就轉爐—薄板坯連鑄連軋高效生產流程而言由于爐外精煉周期長于轉爐煉鋼和連鑄的生產周期LF精煉已

10、經成為提高生產效率的瓶頸。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、熱軋機都不能正常運行煉鋼、連鑄、熱帶軋機整條生產線的生產效率都會受到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。目前已投產的幾家薄板坯連鑄連軋生產冷軋鋼板企業(yè)均遇到了采用LF精煉工藝在生產節(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量、高效率地生

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

12、CAS放在靠近轉爐出鋼作業(yè)線的位置上以避免天車的作業(yè)時間較長的矛盾。2.3連鑄工藝設備選擇根據擬定的產品大綱，鑄機應選擇傳統(tǒng)板坯鑄機及CSP鑄機。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行量化的核算，為了滿足其緊湊、連續(xù)、高效的要求，應充分利用精煉等柔性環(huán)節(jié)的緩沖能力，從爐機匹配的角度，對轉爐鑄機的配置進行更為合理的核算?？梢员苊庖酝唵蔚臄盗刊B加但在實際生產中不能實現高效率的匹配運轉，造成了

13、不必要的投資及能源的浪費的問題。3.1基于爐機匹配的轉爐－鑄機配置模型假設車間24h生產無節(jié)假日，每座轉爐每月定期檢修1d，全年12d，每年大修2次，每次7d，全年共14d，轉爐日歷作業(yè)天數為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：為鑄機澆鑄周期；Q為轉爐出鋼量；n為流數；S為連鑄坯斷面厚度；W為連鑄坯cct斷面寬度；為連鑄機拉速；為鑄坯比重。??3.1.2最大連澆爐數的確定

14、1）當連鑄機澆鑄周期大于脫碳爐冶煉周期時最大連澆爐數由式（2）得出。Nmax＝＋1（2）??????rfrfrfccrfcctutumaxminmaxminmaxmindeCcctttttttt?????????－＋－＋－式中，Nmax為最大連澆爐數；為向下取整函數；、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臺的最小和最大吊運時間；、分別rfccmintrfccmaxttuminttumaxt為大