黃艷林

（中冶南方工程技術有限公司， 湖北 武漢 430223）

在長流程鋼鐵企業(yè)中，鋼鐵廠鐵鋼界面的鐵水運輸方式的選擇是總圖運輸設計中非常重要的一環(huán)，合理的鐵水運輸方式的選擇為企業(yè)的建設成本及運營成本的降低帶來顯著的經(jīng)濟效果。鋼鐵工業(yè)走過漫長的發(fā)展歷程，鐵水運輸技術的研究也經(jīng)歷了第一代鐵水運輸技術到第四代甚至第五代鐵水運輸技術的發(fā)展歷程，第五代鐵水運輸技術（汽車一罐到底）由于較不成熟，現(xiàn)階段還無法大力推廣，因此本文不做贅述。

本文所述過跨車“一罐到底”運輸技術即為第四代鐵水運輸技術（下文均簡稱為過跨車“一罐到底”），過跨車“一罐到底”由于具有用地集約、節(jié)能環(huán)保、溫降較低，經(jīng)濟效益可觀的優(yōu)點，因此較多新建鋼廠逐步采用這種鐵水運輸技術，過跨車“一罐到底”鐵水運輸技術雖然具有上述優(yōu)點，但也存在的較為突出問題是一次建設成本較火車一罐到底成本高，同時存在一定的剛性，鐵水無法實現(xiàn)互通，因此本文針對鋼鐵廠過跨車“一罐到底”鐵水運輸鐵鋼界面常見總圖布置形式中的難點，結(jié)合難點給出了鋼鐵企業(yè)過跨車“一罐到底”的優(yōu)化總圖布置多種形式，盡量使得總圖布置緊湊、全廠的物質(zhì)流、能量流效率更高，一次建設成本較低，鐵鋼界面運輸相對柔性，最后用實例驗證了此總圖布置形式之一。

1 過跨車“一罐到底”常見總圖布置形式

1.1 加料跨延長形式

加料跨延長形式采取煉鋼連鑄主廠房加料跨延伸進入高爐出鐵場區(qū)域，兩座高爐布置在延伸加料跨兩側(cè)，鐵水罐通過過跨車進入延伸加料跨，由加料跨起重機吊至煉鋼區(qū)域兌鐵，這種形式的代表鋼廠為江蘇某鋼廠。該廠設計生產(chǎn)規(guī)模為460 萬t/a，鐵鋼界面核心機組配置為2×2 600 m3高爐煉鐵系統(tǒng)+2×210 t 轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)。高爐出鐵場下共設置5 條鐵水線，高爐鐵水由高爐出鐵場下的鐵水罐車從加料跨兩側(cè)直接運至煉鋼廠加料跨延伸跨。高爐鐵水進入煉鋼車間后由車間起重機吊運至脫硫鐵水罐車上進行脫硫處理。煉鐵與煉鋼車間之間存在5 m 高差，采用過跨車及起重機運輸完美克服了兩車間的5 m高差，該案例也可以作為總圖規(guī)劃領域在處理鐵鋼之間高差的典型案例。通過采用過跨車“一罐到底”鐵水運輸形式，鐵水到達脫硫站的平均溫度為1 395 ℃。該鋼廠過跨車“一罐到底”總圖布置簡圖見圖1。

圖1 江蘇某鋼廠過跨車“一罐到底”總圖布置簡圖

1.2 中間轉(zhuǎn)運跨形式

中間轉(zhuǎn)運跨形式采取中間轉(zhuǎn)運跨實現(xiàn)過渡轉(zhuǎn)運，具體為以下流程：高爐鐵水通過過跨車將鐵水送入轉(zhuǎn)運跨，然后用轉(zhuǎn)運跨的起重機將鐵水重罐吊至鐵水脫硫裝置進行脫硫處理，脫硫處理完后的鐵水再通過起重機吊至鐵水過跨線，通過過跨車將鐵水送入煉鋼車間，鐵水空罐按上述流程返回至高爐。這種鐵水運輸形式的代表鋼廠為重慶某鋼廠，該廠設計生產(chǎn)規(guī)模為610 萬t/a，鐵鋼界面核心機組配置為3×2 500 m3高爐煉鐵系統(tǒng)+4×210 t 轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)，每座高爐出鐵場下設置5 條鐵水線，鐵鋼之間設置轉(zhuǎn)運跨（轉(zhuǎn)運跨2 跨），鐵水的緩沖、預處理、調(diào)度、轉(zhuǎn)運、控制均在轉(zhuǎn)運跨內(nèi)完成。通過采用過跨車“一罐到底”鐵水運輸形式，鐵水平均入爐溫度為1 338 ℃。該鋼廠過跨車“一罐到底”總圖布置簡圖見圖2。

圖2 重慶某鋼廠過跨車“一罐到底”總圖布置簡圖

1.3 過跨車“一罐到底”常見總圖形式布置特點及難點

鋼鐵廠鐵鋼界面過跨車“一罐到底”常見兩種總圖布置形式特點及難點見表1。

表1 過跨車“一罐到底”常見總圖形式布置特點及難點

通過表1 中的分析，過跨車“一罐到底”常見兩種總圖布置形式均具有總圖占地相對較少，運營成本相對較低的優(yōu)點，但是也存在一次投資較高，鐵鋼界面剛性較強，多高爐多煉鋼鐵水互通障礙的問題，因此在總圖布置中若能揚長避短，在利用總圖占地少，運營成本低的優(yōu)點的同時，能盡力克服一次投資較高，鐵鋼界面剛性較強的問題，這樣可以為鋼廠降低生產(chǎn)成本提供了先天優(yōu)勢。

2 過跨車“一罐到底”總圖優(yōu)化布置形式

通過上述分析，過跨車“一罐到底”目前主要存在2 個大的問題需要解決，第一，一次投資過高，一次投資過高的主要原因為起重機成本較高，因此在相同條件下，總圖規(guī)劃布置中盡量降低起重機的數(shù)量，提高起重機作業(yè)利用率，可以很好的降低“起重機+過跨車”鐵水運輸模式的一次建設成本，降低運營成本；第二，鐵鋼界面剛性較強，較難適應多高爐多轉(zhuǎn)爐匹配問題及鐵水緩沖問題。

上述兩大問題是影響過跨車“一罐到底”運輸模式選擇的主要因素，因此基于上述兩大問題，總圖在優(yōu)化鐵鋼界面布置的時候可以采取以下措施來解決：第一煉鐵與煉鋼規(guī)模盡量能一對一匹配為前提，第二，在滿足工藝流程的條件下，取消轉(zhuǎn)運跨，提高加料跨起重機作業(yè)效率；第三，在采用多煉鋼廠房（2座）布置時，煉鋼加料跨聯(lián)通，2 座高爐向加料跨同時供鐵水，盡量實現(xiàn)鐵水互通。如果采用大規(guī)模生產(chǎn)，可以采用多制造單元，以每個制造單元作為研究對象分別研究，本文主要針對常見≤3 座高爐及≤2座煉鋼廠房作為研究對象，具體鐵鋼界面總圖優(yōu)化布置形式主要有以下幾種：

2.1 A形式（1+1）

A 形式采取1 座高爐+1 座煉鋼，取消中間轉(zhuǎn)運跨，鐵水直接進加料跨，減少起重機數(shù)量，提升起重機作業(yè)效率，使起重機作業(yè)集中化、共享化，這種形式按照垂直或平行進煉鋼又分為2 種形式，具體見圖3 和圖4。這種布置形式較為適應1 個大高爐對應多個（≤3 個）轉(zhuǎn)爐的布置。

圖3 A 形式（1+1）鐵水線垂直進煉鋼

圖4 A 形式（1+1）鐵水線平行進煉鋼

2.2 B形式（1+2）

B 形式采取2 座高爐+2 座煉鋼，取消中間轉(zhuǎn)運跨，鐵水直接進加料跨，減少起重機數(shù)量，提升起重機作業(yè)效率，使起重機作業(yè)集中化、共享化，這種形式按照垂直或平行進煉鋼又分為2 種形式，具體見下頁圖5 和圖6。這種布置形式較為適應1 個大高爐對應2 個煉鋼（≤3 個轉(zhuǎn)爐）。

圖5 B 形式（1+2）雙向鐵水垂直進煉鋼

圖6 B 形式（1+2）雙向鐵水平行進煉鋼

2.3 C形式（2+1）

C 形式采取2 座高爐+1 座煉鋼，取消中間轉(zhuǎn)運跨，鐵水直接進加料跨，減少起重機數(shù)量，提升起重機作業(yè)效率，使起重機作業(yè)集中化、共享化，這種布置形式較為適應2 個中等高爐（小于2 000 m3）對應1個煉鋼（≤3 個轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐≤150 t），具體布置見圖7。

圖7 C 形式（2+1）鐵水垂直進煉鋼

2.4 D形式（2+2）

D 形式采取2 座高爐+2 座煉鋼，取消中間轉(zhuǎn)運跨，鐵水直接進加料跨，減少起重機數(shù)量，提升起重機作業(yè)效率，使起重機作業(yè)集中化、共享化，這種布置形式根據(jù)2 座高爐是否聯(lián)合布置分為2 種形式，具體布置見圖8 和圖9，這種布置形式較為適應高爐與煉鋼規(guī)模一對一匹配及煉鐵、煉鋼分期建設分期實施增加分期鐵鋼界面柔性的布置。

圖8 D 形式（2+2）鐵水垂直進煉鋼

2.5 E形式（3+2）

E 形式采取3 座高爐+2 座煉鋼，取消中間轉(zhuǎn)運跨，鐵水直接進加料跨，減少起重機數(shù)量，提升起重機作業(yè)效率，使起重機作業(yè)集中化、共享化，這種布置形式較為適應高爐與煉鋼規(guī)模一對一匹配及煉鐵煉鋼分步實施的布置，如一步2 座5 000 m3的高爐+4 座 210 t 的轉(zhuǎn)爐，二步 1 座 5 000 m3的高爐+2 座210 t 的轉(zhuǎn)爐。具體布置見圖12。

圖9 D 形式（2+2）鐵水分期垂直進煉鋼

圖12 E 形式（3+2）鐵水垂直進煉鋼

2.6 F形式（3+3）

F 形式采取3 座高爐+3 座煉鋼，取消中間轉(zhuǎn)運跨，鐵水直接進加料跨，減少起重機數(shù)量，提升起重機作業(yè)效率，使起重機作業(yè)集中化、共享化，這種布置形式與E 形式較為相同，可分期實施，具體見圖13。

圖13 F 形式（3+3）鐵水垂直進煉鋼

3 案例

印尼某鋼鐵廠建設2 座1 780 m3高爐，3 座120 t轉(zhuǎn)爐（一個煉鋼廠），鐵鋼界面在經(jīng)過多方案經(jīng)濟技術論證比較后，采用取消中間轉(zhuǎn)運跨的“起重機+過跨車”一罐到底優(yōu)化總圖布置形式C，總圖布置見圖14 所示。

圖14 印尼某鋼廠鐵鋼界面總圖布置形式（C 形式）

通過采用這種總圖布置形式，簡化了運輸流程，減少了起重機數(shù)量，提升了起重機作業(yè)效率，在降低建設成本的同時也降低了運營成本，同時通過在加料跨設置鑄鐵機、重罐位、空罐位提高了鐵水的緩沖能力，減少了鐵鋼之間的剛性，另外采用這種布置可以倒逼管理水平提升，提升鋼廠綜合競爭力。

4 結(jié)語

鋼鐵廠鐵鋼界面運輸是鋼廠總圖布置的核心，傳統(tǒng)中采用過跨車“一罐到底”雖然能很好的降低運營成本，但是一次建設成本較高，讓很多建設資金短缺的企業(yè)存在疑慮。本文就過跨車“一罐到底”運輸模式給出了優(yōu)化的多種鐵鋼界面總圖布置形式，降低了一次建設成本投資，緩解了鐵鋼之間的剛性，為鋼鐵廠鐵鋼界面選擇過跨車“一罐到底”運輸模式的總圖設計人員提供了一些借鑒。

雖然本文對過跨車“一罐到底”建設成本高及鐵鋼界面剛性強通過總圖布置的手段進行了解決，但是選擇這種布置的前提條件需鐵鋼規(guī)模能完美適應，因此后續(xù)還需進行更多的研究，完善這種運輸模式，進而完善相應的總圖布置。