浅谈钢铁厂总平面设计

周海婴

[摘要]随着时代的发展,工艺的不断改进及采用体现物料流动最小功原理的连续贯通型的总平面布置形式,现代化的钢铁厂总平面布置更科学、更合理并节省了宝贵的土地。

[关键词]钢铁工业 总平面布置 物料流动最小功原理 联合集中布置 运输方式 改扩建的钢铁厂

中图分类号:TU2文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0810117-01

一、概述

钢铁工业是最重要的基础工业,是其他工业发展的物质基础。许多国家都把发展钢铁工业放在十分重要的地位。钢铁工业是一个庞大的物质生产部门。从矿石的开采,将矿石熔炼成生铁,将生铁炼成钢,将钢轧制成各种形状规格的钢材,是一个十分复杂的生产过程。

钢铁工业建设最大的特点是用地面积大,每生产一吨钢铁一般需要2.0m2/t～1.0m2/t的用地。而我国人口多,可耕地面积少,因此做好钢铁企业总平面布置工作,合理利用土地尤为重要。

二、钢铁厂总平面布置设计的特点

1.体现物料流动最小功原理的连续贯通型的总平面布置形式被广泛采用。例如,炼钢、连铸、热轧钢板和冷轧钢板等车间实现了联合集中布置,钢水从炼钢车间内部经过跨送至连铸车间,连铸坯采用辊道运至热轧车间,热轧卷采用链带送至冷轧钢板车间。这些连续运输设备就能把这几个车间联合集中布置在一起。在生产上达到连铸、连轧,实行连续自动化生产,在布置上节约了用地,缩短了动力管线长度,取得了综合的经济效益和社会效益。

2.采用新工艺。例如,采用炼钢连铸工艺,很大程度上压缩了模铸工艺所需厂房、设施的占地,使炼钢主厂房和轧钢主厂房有条件实现联合布置,总图布置更加紧凑,节约了炼钢和轧钢区域用地。

3.钢铁工业的规模有越来越向大型化方向发展的趋向。我国现阶段正在进行结构调整、淘汰落后工艺和设备,降低能耗和生产成本,改善环保,提高市场竞争力。如在五十年代末,我国所建的最大高炉容积只有1500立方米,最大的钢铁联合企业建成规模也只有100～300万吨/年。而现在我国拥有的最大高炉容量为宝钢股份有限公司的IBF,其有效容积为4300m3,近日,位于曹妃甸的京唐钢铁厂容积为5500m3炼铁高炉已投入生产。一般说来,扩大企业的规模,采用工艺先进的大型设备,有利于提高劳动生产率,节约原材料与燃料动力的单位消耗,降低生产成本,减少单位产品的平均投资,有效地降低钢铁厂单位占地面积和总占地面积。

4.总图布置理念和运输方式的变化。六十年代以前,我国钢铁厂总图布置和运输方式基本上套用前苏联钢铁厂的模式,其典型布置为平行串并联布置和人字形布置,厂内运输以铁路运输为主。厂内大量铁路造成总图布置上不可避免地产生三角形的空隙地带,很难布置紧凑,用地面积较大。七十年代以后,计算机过程控制技术大量地应用于钢铁厂,生产实现连续化和自动化,车间不断集中和合并,与这相应的连续运输方式——带式机、辊道、管道等,逐步替代了铁路,综合运输结构开始形成。随之而来的是体现物料流动最小功原理的连续贯通型的总平面布置形式被广泛采用,逐步实施与主体生产设施装备水平相适应的现代化搬运技术——运输自动化。

三、钢铁厂总平面设计

(一)设计思想

1.要有总体观点。对全厂设施的布置,要从全局出发,全面地辩证地对待各种要求。按照全厂物流、人流、能源流、信息流等布置各个场地内建构筑物、铁路、道路、管线等,不仅要求局部合理,还要求整体或全局合理。

2.改扩建的钢铁厂设计要有较强的时间性,也就是动态总图设计。企业的发展是随着时间的推移而变化的,所以设计时间不能只有空间观念,还应把握时间进程。以往总平面设计以设定的规模、产品和建设年限为设计目标,把总平面布置图看成是静止的、不大容易改变的。钢铁企业的改建扩建是我国今后相当长时间内发展钢铁工业的主要途径。在企业改扩建过程中,工厂布置的技术改造随着工厂各个设施的改造而经历较长的过程,在这一时段内,工厂布置始终是变化着的,这就要求总平面设计人员要有较强的时间观念,因此,总平面设计不仅要考虑终极目标,同时也要研究到达最终目标前各阶段建设的工厂布置,调整不合理的改造计划程序,使各阶段的工厂布置都处于最佳状态。随着市场经济的发展,企业在质量、品种、消耗和产量方面做出调整的同时,工厂布置也要随之不断调整,掌握时间,滚动向前,这就是动态总图设计的要求。

(二)旧厂的改建、扩建

旧厂的生产设备比较陈旧,生产工艺比较落后,工厂的总平面布置缺乏合理的规划和系统的布置。车间建筑物和附属设施的布局拥挤凌乱,物料搬运交叉迂回。在这种情况下,进行改建扩建,首先要调整理顺全厂总平面布置系统,改善主要生产车间和附属设施的布局,使生产流程和物料流向符合钢铁生产工艺的要求。在对厂区场地不够、厂内外运输系统能力不足、生产流程和物流不顺等相关问题进行分析的基础上,做出各个局部的布置方案,从技术经济等方面比较,评价其优缺点,综合成一个科学的全厂总平面布置方案。既要合理利用现有建构筑物和运输设施,又要使生产系统符合工艺流程达到先进水平;既要使现有的生产能力不降低,保持工厂当前的效益,又要达到扩大生产规模、增加品种、提高质量的目的。

在改建、扩建工程的实施中,遇到的主要困难是厂区用地不够。因为要求不影响现有的生产力,对现有的厂房设施、运输线路、动力管网,不能随意拆迁。需要认真研究,采取措施,腾出用地。

(三)新厂的扩建

新建钢铁厂在前期设计时,已按照最大规模,分期建设的要求,进行规划。总平面布置是按分期建设形成几个系统布置,每个系统从烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢形成完整的生产力,达到基本平衡。各个生产系统可以单独生产,也可以各系统调剂,形成全厂的总体生产流程。总平面布置将各车间向同一方向平行预留发展,分期扩建,工厂规模逐渐扩大。有了总体规划和全厂总平面布置,分期建设时,可以按照总体布置实施,不至于出现场地面积不够、运输线路交叉等问题,施工对生产的影响也可以减少到最小。

四、结束语

多年来的设计工作实践,使我们进一步明确生产工艺和物料流程是总平面设计的主要依据,当前生产技术的更新,先进运输设备的开发,改变了生产工艺运输流程,形成了钢铁厂的连续化生产线,提高了生产效率,节约了用地,给企业带来了较大的经济效益。

参考文献:

[1]丁泽洲,钢铁厂总平面设计,北京冶金工业出版社,1998.