朱吉祿

（中國中元國際工程有限公司，北京 100089）

1 車間現(xiàn)狀

太原重工現(xiàn)煉鑄鋼車間，主要由1953 年所建2004 年擴建的小型煉鑄鋼車間、2012 年建成的大型煉鑄鋼車間、西區(qū)料庫等三部分所組成。

現(xiàn)煉鋼采用電弧爐粗煉+鋼包爐精煉雙聯(lián)工藝冶煉，鍛造鋼錠采用雙真空工藝鑄造，大中型鑄鋼件采用堿酚醛樹脂砂α-SET 法工藝生產(chǎn)，耐磨件采用酚醛樹脂砂PEP-SET 法工藝生產(chǎn)，其他中小件采用水玻璃砂CO2法工藝生產(chǎn)。除水玻璃砂外，其他主要工藝及其裝備，均具有國際先進水平，如鋼液S、P 含量可分別達到0.002%以下，S、P含量之和可以達到0.005%以下，比一般鋼材高出兩個數(shù)量級等。

現(xiàn)有電弧粗煉爐80t-EBT、30t-EBT 各一臺；四工位在線鋼包精煉爐 120t-LF/VD 和120t-LF/VD/VOD 各一套，40t-LF/VD 二套，最大精煉鋼包容量150t；真空鑄錠裝置350t 級二套、200t 級三套、100t 級三套、60t 級一套；蒸汽噴射真空泵500kg/h 二臺，300kg/h、200kg/h 各一臺；樹脂砂混砂機移動式60t/h 一臺、40t/h 四臺，固定式20t/h、10t/h 各二臺、5t/h 一臺；樹脂砂落砂再生系統(tǒng)20t/h 二套，6t/h 一套；7m×21m、?5.5m、?3m 拋丸清理室各一臺，熱處理爐11m×13m、6.8m×13m、4.5m×11.5m、3.8m×8m 各一臺、7.5m×16m二臺、3m×6m 四臺；260 雙立柱落地銑鏜床一臺；雙橋起重機數(shù)十臺，其中300t 及其以上重型起重機8 臺。

現(xiàn)有主廠房軸線建筑面積80386m2（不含輔助材料庫）、露天庫4092m2。其中小煉鑄鋼車間34300m2、露天庫4092m2，大煉鑄鋼車間33126m2，西區(qū)料庫12960m2。

現(xiàn)綜合生產(chǎn)能力鍛造鋼錠約每年2×105t、鑄鋼約每年7×104t，近年實際產(chǎn)量約為生產(chǎn)能力的20%左右。設(shè)計最大鋼錠為450t，最大鑄鋼件為440t，已生產(chǎn)最大鋼錠為215t，最大鑄鋼件為490t。遷建每年生產(chǎn)綱領(lǐng)鋼錠1.4×105t、鑄鋼6×104t，其中耐磨鑄鋼3×104t。

2 遷建設(shè)計方案概述

（1）本遷建設(shè)計，擬將原三部分廠房集約為一個超大型聯(lián)合建筑，原小型煉鑄鋼車間擬轉(zhuǎn)產(chǎn)耐磨鑄鋼，原西區(qū)料庫增加輔助功能擬擴建為物料中心，如圖1 所示。圖中所示的軸線編號為遷建前原設(shè)計編號，以便文中有關(guān)部分設(shè)計說明的敘述。

圖1 易地遷建工藝平面布置圖

（2）對大型煉鑄鋼的生產(chǎn)工藝、設(shè)備、平面布置，廠房柱網(wǎng)、配套設(shè)施、動力管線原則上按現(xiàn)狀進行搬遷，僅對原車間組成、工藝局部布置、結(jié)構(gòu)局部構(gòu)造設(shè)計不盡合理之處，做必要的調(diào)整和改進，參見圖1 右上部分橫向布置，詳見第3 節(jié)大煉鑄鋼遷建設(shè)計說明。

（3）對耐磨鑄鋼的生產(chǎn)工藝、設(shè)備、平面布置，廠房建筑、結(jié)構(gòu)、配套設(shè)施、動力管線一律按新建要求進行設(shè)計，對原小煉鋼鑄鋼車間一切有利用價值的主輔設(shè)備，2004 年擴建廠房結(jié)構(gòu)充分加以利用，參見圖1 右下部分橫向布置，詳見第4 節(jié)耐磨鑄鋼新建設(shè)計說明。

（4）對煉鑄鋼物料中心的生產(chǎn)工藝、設(shè)備、平面布置，廠房建筑、結(jié)構(gòu)、配套設(shè)施、動力管線基本上按西區(qū)料庫現(xiàn)狀進行搬遷和接長擴建，參見圖1 左半部分縱向布置，詳見第5 節(jié)物料中心遷建設(shè)計說明。

（5）對橋式起重機原則上不新增加，盡可能對將原有起重機進行改造，充分加以利用，遷建后視生產(chǎn)情況適時進行更新或增補。

3 大煉鑄鋼遷建設(shè)計說明

3.1 工藝及裝備調(diào)整

3.1.1 鋼液粗煉

對80t 電弧爐（實際為100t）按現(xiàn)狀及原坐標(biāo)位置進行搬遷，按現(xiàn)行吹氧助熔氧化、留鋼流渣工藝進行冶煉。達產(chǎn)時，工作制度由現(xiàn)狀改為短期連續(xù)制。預(yù)留發(fā)展鋼坯連鑄，其工作制度為長期連續(xù)制，變壓器功率由45MVA 提高到65MVA，在保留原操作工藝的前提下，采用高壓低流長電弧泡沫渣埋弧操作，15%～20%左右的爐料由冷料改為生鐵液熱裝，爐體修筑由就地進行改為備用爐體異地砌筑，整體吊換，以滿足粗煉鋼液成倍增加的需求。為此預(yù)留一套20t 一拖二中頻調(diào)頻感應(yīng)爐，熔化生鐵錠以解決爐料的配碳；增加一臺300t 起重機，并從粗加工跨調(diào)來，以備爐體的整體吊換。爐蓋及整體爐體的砌筑、盛料籃存放，均布置在煉鋼爐跨的西端南側(cè)，預(yù)留的20t 中頻爐布置在煉鋼爐跨的西端北側(cè)，爐料、筑爐材料由物料中心通過平車進行運輸。

3.1.2 鋼液精煉

對四工位在線120t-LF/VD，按現(xiàn)狀及原坐標(biāo)位置進行搬遷；對120t-LF/VD/VOD 按現(xiàn)狀及本工藝調(diào)整布置進行遷建，即由E 軸2～4 柱間平移至11～13 柱間，當(dāng)其保溫工位在12～13 柱間安裝要求得不到滿足時，則需拔掉13 柱；當(dāng)發(fā)展鋼坯連鑄時，兩套鋼包爐交替使用可滿足精煉任務(wù)要求，但120t-LF/VD/VOD 現(xiàn)12MVA 變壓器的功率可能需要升級至18MVA；當(dāng)LF 采用150t 鋼包精煉時，與80t 電弧爐合練部分的粗煉鋼液，從新設(shè)的耐磨鑄鋼進行調(diào)運，為此耐磨鑄鋼為之預(yù)留了每年6000t 左右的產(chǎn)能，以使150t 鋼包合煉的產(chǎn)能，可達到每年30000t 左右。

3.1.3 鋼錠鑄造

對350t 級二套、200t 級三套、100t 級三套真空鑄錠裝置，500kg/h 蒸汽噴射真空泵二套等，真空鑄錠設(shè)備按現(xiàn)狀及原坐標(biāo)位置進行搬遷，以對大中型優(yōu)質(zhì)鍛造鋼錠仍按雙真空上注工藝進行鑄造，中小型優(yōu)質(zhì)鍛造鋼錠按單真空上注工藝鑄造。對大氣下注錠坑，按擴大規(guī)模及本工藝調(diào)整布置進行新建，以對普通鍛造鋼錠、車輪鋼錠按單真空大氣下注工藝鑄造；鋼錠模拋丸清理室，按現(xiàn)狀原坐標(biāo)平移一個柱距進行遷建；鋼錠按原路徑運輸?shù)藉懺燔囬g。

3.1.4 鑄鋼鑄造

對60t/h、40t/h 移動式樹脂砂混砂機，69m×13m×（－6m）大型鑄坑及其相對應(yīng)的20t/h 落砂再生系統(tǒng)，20t/h、10t/h 固定式樹脂砂制芯混砂機，新砂供給系統(tǒng)按現(xiàn)狀及原坐標(biāo)位置進行搬遷；大型鑄鋼件運至粗加工路徑，與鋼錠運出路徑相同；對40t/h 二臺移動式樹脂砂混砂機，75m×9m×（－4.5m）大型鑄坑及其20t/h 落砂再生系統(tǒng)，本設(shè)計予于取消，但兩臺40t/h 移動式樹脂砂混砂機，及其20t/h 落砂再生系統(tǒng)，遷入新設(shè)的耐磨鑄鋼車間加以利用。

3.1.5 鑄鋼清理

對7m×21m 拋丸清理室按現(xiàn)狀遷建，但其布置由清理跨東北角改為新A～B 露天跨14～15 柱間；對大型切割裝置及系統(tǒng)按現(xiàn)狀遷建，其布置視時調(diào)整。

3.1.6 鑄鋼熱處理

對一臺11m×13m、二臺7.5m×16m 熱處理爐，擬利用兩臺，其布置由清理跨和粗加工跨的東端改為新A～B 露天跨16～18 柱間。至于去掉哪一臺，視熱加工整體規(guī)劃而定。建議對超寬超長熱處理爐，全廠集中設(shè)置，以將其減少到最低程度。如11m×13m 作為超寬爐存在，且設(shè)在本車間，則去掉的是一臺7.5m×16m 爐，如圖1 所示。

3.1.7 鑄鋼粗加工

大煉鑄鋼遷建設(shè)計，取消原本不合理的粗加工工藝的生產(chǎn)，其260 雙立柱落地銑鏜床等四臺粗加工機床，全部劃歸新設(shè)的粗加工車間。

3.1.8 電渣重熔

在煉鋼爐跨所擴建的東頭，預(yù)留增加100t級、50t 級電渣重熔爐，以備發(fā)展支承輥和核電管閥的生產(chǎn)。

3.2 廠房遷建改造要求

3.2.1 廠房改造

大煉鑄鋼廠房改造要求，如表1 所示，各跨廠房的具體改造要求說明于后。

表1 大煉鋼鑄鋼廠房改造要求

（1）爐料跨

搬遷維持現(xiàn)狀不變，進料鐵路線改過跨平車道，其地面標(biāo)高由－1.0m 恢復(fù)到±0.0m，以供鐵合金和溶劑的運進、爐渣的運出。

（2）煉鋼爐跨

廠房向東接長84m，增加2050m2；起重機等級由150t 提高到300t，300t 起重機由粗加工跨調(diào)來，以備發(fā)展鋼坯連鑄時，80t 電弧爐爐體整體吊換，提高生產(chǎn)效率；東頭預(yù)留100t、50t 級電渣重熔爐，以備發(fā)展支承輥及核電管閥的生產(chǎn)。

（3）出鋼鑄錠跨

廠房向東接長84m，增加2688m2，近期擴大車輪鋼坯坑鑄規(guī)模，預(yù)留以后發(fā)展車輪鋼坯的連鑄。

（4）鑄鋼跨

起重軌頂標(biāo)高上下層分別提高5.5m 和3.0m，以與出鋼鑄錠跨軌頂標(biāo)高取齊，以改善D 軸排架柱四重肩梁的惡劣狀態(tài)；上層320t、大車跨距28m起重機可取消一臺；廠房預(yù)留向東接長84m，以備發(fā)展鋼坯連鑄的生產(chǎn)。

（5）清理跨

起重機300t，大車跨距28m 可取消一臺；廠房預(yù)留向東接長84m，以備發(fā)展鋼坯連鑄的生產(chǎn)。

（6）粗加工跨

取消粗加工生產(chǎn)工藝，廠房改為露天庫；廠房跨度由24m 改為30m；起重等級由300t 降為100t；起重機由原小煉鋼鑄鋼出鋼澆注跨上層調(diào)?。粡S房預(yù)留向東接長84m，以備發(fā)展鋼坯連鑄的生產(chǎn)。

（7）輔助工程

車間北配變所，真空泵房、余熱鍋爐房、燃氣鍋爐房、煉鋼除塵器室之四合一特構(gòu)的建筑形式及相對坐標(biāo)位置原則保持不變。通風(fēng)地溝取消。

3.2.2 排架柱改造

擬對A、C、D、E、F 五條軸線的排架柱進行改造，改造的具體要求，如表2 所示。

表2 排架柱改造要求

3.2.3 屋面建筑形式調(diào)整

由于粗加工生產(chǎn)的取消，C-D 跨吊車梁的抬高以及排架柱的改造，擬對屋面建筑形式做出相應(yīng)的調(diào)整，即高跨雙坡屋面由原D-E-F 兩跨，改為更為合理的C-D-E-F 三跨，并在電弧爐處增設(shè)偏氣樓。調(diào)整前后的屋面建筑形式，分別如圖2 和圖3 所示。

圖2 原屋面建筑形式圖

圖3 調(diào)整后的屋面建筑形式圖

從圖2 和圖3 調(diào)整前后屋面的建筑形式看，隨著主廠房跨數(shù)的減少，露天跨和高跨廠房的增加，不僅車間的組成、工藝布置更為合理，通風(fēng)采光條件也得以很大的改善，于是也為車間原通風(fēng)地溝的取消提供了可能，特別是在電弧爐處還增加了難能可貴偏氣樓，于通風(fēng)和除塵更為便利。

4 耐磨鑄鋼新建設(shè)計說明

4.1 耐磨鑄鋼工藝

4.1.1 鋼液粗煉

對粗煉鋼，采用15t 高架新電弧爐冷裝三班制進行冶煉，輔以吹氧助熔及氧化，變壓器功率9 MVA，爐料由物料中心以料藍方式通過平車進行運輸。原30t 電弧爐因與耐磨件生產(chǎn)不相匹配，且已陳舊，而不予利用，但煙塵治理除塵系統(tǒng)仍可考慮利用。15t 電弧爐每年為大煉鋼提供粗煉鋼液約6000t，以與150t 鋼包精煉時相匹配，亦彌補80t電弧爐粗煉能力的略微欠缺。

4.1.2 鋼液精煉

對精煉鋼，采用15t 氬氧混吹爐（AOD）三班制進行冶煉，以與二臺15t 電弧爐相匹配。原8t 感應(yīng)爐按現(xiàn)狀及本工藝布置進行搬遷。原一臺40t-LF/VD 爐、300kg/h 真空泵、60t 級真空鑄錠裝置可考慮同步搬遷，以增加車間生產(chǎn)的靈活性和多樣性，200kg/h 真空泵不考慮搬遷再利用。

4.1.3 中大型耐磨件鑄造

對中大型耐磨件，采用酚醛樹脂α-SET 法工藝就地混砂，地面造型，手工合箱，地面澆注工藝進行生產(chǎn)。設(shè)計擬采用移動式混砂機40t/h 三臺、固定式混砂機20t/h、10t/h、5t/h 各一臺，20t/h落砂再生系統(tǒng)一套。其中兩臺40 t/h 移動式混砂機，一套20t/h 落砂再生系統(tǒng)由原大煉鋼鑄鋼車間遷入，20t/h、10t/h、5t/h 固定式混砂機，新砂供給系統(tǒng)為小煉鋼鑄鋼原有設(shè)備，以充分加以利用。

4.1.4 中小型批量耐磨件鑄造

對中小型批量耐磨件，按技術(shù)交流時甲方要求，采用酚醛樹脂PEP-SET 法及其機械化造型線進行生產(chǎn)，且有箱線、無箱線各一條。其技術(shù)參數(shù)，待施工圖設(shè)計時，對產(chǎn)品進行詳細的工藝分析后再行定奪。

4.1.5 耐磨件清理

對小煉鑄鋼原有的?5.5m、?3m 拋丸清理室，切割裝置及系統(tǒng)視工件要求，盡可能加以利用。

4.1.6 耐磨件熱處理

對小煉鑄鋼原有的6.8m×13m、4.5m×11.5m、3.8m×8m 各一臺熱處理爐原則上不予利用，但可按需調(diào)劑到大煉鑄鋼備用；對四臺3m×6m 熱處理爐擬利用二臺，并增設(shè)水韌處理系統(tǒng)。按小型耐磨件生產(chǎn)要求，增設(shè)相應(yīng)的室式熱處理爐，及其水韌處理系統(tǒng)。

4.2 耐磨鑄鋼廠房

耐磨鑄鋼廠房本可利用原小煉鋼鑄鋼車間進行遷建改造，但主要廠房于1953 年所設(shè)計建設(shè)，風(fēng)險很大，于是按工藝要求以新建方式進行設(shè)計，但對原小煉鋼鑄鋼車間，2004 年擴建部分6904 m2廠房結(jié)構(gòu)，擬加以改造利用。新建廠房的主要建筑參數(shù)及工藝對起重的要求，如表3 所示，但大車軌距還須與所利舊的起重機一一進行核對后確定。

表3 耐磨鑄鋼新建廠房主要建筑參數(shù)及工藝起重要求

5 物料中心遷建設(shè)計說明

5.1 物料中心工藝

物料中心由煉鋼鑄鋼所需各種原輔材料的卸料場，金屬爐料存放解體場、合格爐料庫、鐵合金庫、耐火材料庫、鑄造材料庫、爐渣及廢料的暫存場等部分所組成。物料的裝卸，采用懸臂式半門吊露天庫外進行。金屬爐料解體采用火焰切割，切屑采用破碎打包，金屬爐料配料采用電子秤計量，運輸采用整裝料藍。物料中心所有物料，原則上通過電動平車運輸至用戶。物料中心所用的機械設(shè)備，擬充分利用西區(qū)料庫原有系統(tǒng)，不足部分視生產(chǎn)情況發(fā)展逐步補充。料坑料庫重新規(guī)劃設(shè)計。

5.2 物料中心廠房

物料中心廠房，按西區(qū)料庫原有廠房的建筑軸線、建筑參數(shù)一成不變進行遷建并加長120m，但廠房西側(cè)新設(shè)一懸臂半門吊露天跨，半門吊的吊車梁，利用D 軸排架柱西側(cè)獨立單肢柱以支撐。廠房軸線建筑總面積21600m2，露天庫面積9000 m2。其中廠房遷建面積12960m2，新增面積8640m2，詳見表4。

表4 物料中心廠房主要建筑參數(shù)及工藝起重要求

6 主要工藝設(shè)備負(fù)荷計算（鋼液粗煉爐）

遷建達產(chǎn)后，衡量主要工藝設(shè)備的配置是否合理，是否能滿足生產(chǎn)要求，只需對粗煉爐負(fù)荷進行復(fù)核便可。當(dāng)大錠大件采用150t 鋼包精煉合澆時，15t 電弧爐將分擔(dān)粗煉任務(wù)每年6000t，那么80t 電弧爐粗煉任務(wù)為2×105t，其負(fù)荷為74.91%；耐磨鑄鋼15t 電弧爐粗煉任務(wù)為5.6×104t，其負(fù)荷為74.52%。具體計算詳見表5。

表5 粗煉鋼爐設(shè)計負(fù)荷計算表

7 車間面積

遷建后廠房軸線建筑總面積83080m2、露天庫15480m2。其中廠房主要結(jié)構(gòu)利舊47806m2，占58%；爐天庫主要結(jié)構(gòu)利舊6480m2，新建9000 m2。其分項統(tǒng)計詳見表6。

表6 車間軸線建筑面積分項統(tǒng)計表（m2）

8 存在問題和建議

8.1 征地方案調(diào)整建議

從征地方案看，有兩點不盡如人意，一是地塊呈切菜刀形，二是東西向與南北向的交匯未形成正交，這樣不利于總圖方案更合理有效的進行布置，且多處形成三角地，所征稀缺資源土地的面積很難得到充分利用，建議盡可能的加以調(diào)整。

8.2 遷建施工組織建議

（1）拆遷前，對建設(shè)期間所需的鋼錠和鑄鋼件，特別是大型鋼錠和鑄鋼件要根據(jù)生產(chǎn)計劃或規(guī)劃，做出充分預(yù)判，提前安排生產(chǎn)，以備不時之需。

（2）施工時，不論是利舊廠房，還是新建廠房，其地下工程（廠房基礎(chǔ)、搬遷設(shè)備基礎(chǔ)、特構(gòu)）全部同步實施，一次性完成。

（3）耐磨鑄鋼新三跨258m 廠房、物料中心接長120m 廠房先期進行吊裝，先期投產(chǎn)使用，以解燃眉之急；

（4）大煉鑄鋼利舊廠房及其新廠房、物料中心利舊180m 廠房、耐磨鑄鋼四跨含利舊的42m 廠房和清理跨廠房后期進行吊裝，滯后投產(chǎn)使用。

（5）熱加工廠房、工藝設(shè)備及其配套設(shè)施的拆建，最好委托給原建設(shè)、供貨安裝調(diào)試單位，并提前介入，其對遷建順利進行大有裨益，事半功倍。

8.3 煉鑄鋼排架柱拆裝方案分析與建議（表7）

表7 煉鑄鋼排架柱拆裝方案分析與建議

8.4 小煉鑄鋼擴建廠房利用建議

小煉鑄鋼擴建部分廠房于2006 年建成，建議加以利用。

8.5 大煉鋼預(yù)留發(fā)展建議

大煉鋼宜保留連鑄鋼坯生產(chǎn)的可能性，即可自力更生高效與本公司大批量輪對生產(chǎn)相匹配，以免沿用落伍的模鑄工藝，又可為發(fā)展鍛造軋輥電渣重熔提供電極坯，還可提高大煉鋼的經(jīng)濟效益，為此在設(shè)計說明中進行了切實可行的考慮。

8.6 耐磨鑄鋼造型線建議

在技術(shù)交流時，甲方所提兩條酚醛樹脂PEP-SET 法機械化造型線，其造價不菲、生產(chǎn)效率又不可能很高，不一定很合理，建議對造型線的方式進行調(diào)整，或保留造型圈，采用人工地面合箱澆注；或采用其他簡易工藝方式，推薦美國多倫斯的形式以供參考。