长钢“一罐到底”铁-钢界面工艺优化实践

张存旺，马力红，解彦波，樊杰龙

（首钢长治钢铁有限公司，山西 长治046000）

首钢长治钢铁有限公司炼铁厂现有8号（1080 m3）、9号（1 080 m3）共2座高炉，设计年产铁水270万t，8号高炉采用固定溜槽出铁方式，9号高炉采用摆动溜槽出铁方式，每座高炉有南、北两个出铁口，每个出铁口有四个出铁罐位；炼钢厂有1座900 t混铁炉、3座80 t氧气顶吹转炉、1台四机四流异型坯连铸机、1台五机五流小方坯连铸机、2台六机六流小方坯连铸机，设计年产粗钢330万t。高炉-转炉区段的工艺技术界面是钢铁生产过程中连接炼铁与炼钢两大工序的重要区段，起到了承上启下的作用，也是关系到钢铁生产流程整体优化的关键区段。实施“一罐到底”工艺对简化工序功能，提升效益有诸多好处。“一罐到底”模式具有更好的界面连续性，降低铁钢界面能耗和运行周期，是“铁钢”界面节能模式的发展方向[1]。

1 铁钢工艺界面的优化

由转炉冶炼工艺可知，转炉冶炼的热量基本来源于铁水的物理热和化学热；在化学热一定的情况下，铁水的物理热是决定冶炼能否顺行的关键因素，特别是公司当前正处于低成本战略的关键时期，如果不同高炉出铁成分、铁水温度波动大，铁水带渣量大，使转炉炉前批料摄入量不准确，造成终点温度过低或过高，导致钢水后吹严重，吹损大，钢铁料消耗高、成本高，钢水质量无保障，炉龄下降，并危及安全生产等严重后果。实施“一罐到底”工艺如何适应铁水温度、成分相对波动大是其工艺控制和操作的技术难点[2]。

1.1 铁水准确计量和控制

1）9号高炉采用高炉铁水液位计管理软件，实现对铁水重量的准确控制和实时称重。高炉铁水液位计管理软件亮点在于，无需任何开关量信号的辅助，能自动判断受铁车入线、出铁中、出铁结束和受铁车出线等运行状态。采用值班室电脑监控和出铁场高清大屏幕显示毛重、净重信息监控，声光报警提示铁水重量超限等先进手段，将铁水实时出铁计量传输到高炉值班室，实现了铁水准确计量和控制。

2）8号高炉采用无线称重系统，实现对铁水重量的准确控制和实时称重。无线称重管理系统可以自动识别车辆编号，自动将实时称重数据传输至管理主机，实现重量信息的实时显示及记录，方便现场操作人员及时控制出铁量，能够自动计算出每个铁水罐的铁水重量，同时还可以长久记录及导出所有的重量信息、时间信息等，方便数据的集中管理，实现了铁水重量的准确控制和实时称重。

3）高炉根据炼钢预约出铁量，通过铁水液面计和无线称重系统计量，将铁水预约重量（质量）准确控制在±1 t范围内。

1.2 稳定的铁水成分、温度

1）高炉操作将稳定铁水质量作为核心，操作过程中稳定料批，工艺调整确保炉况长期稳定，9号高炉含硅量（质量分数）按照0.25%~0.45%控制，8号高炉按照0.3%~0.45%控制，铁水物理热1 480~1 500℃，硫含量按照低于0.040%控制，磷按照低于0.135%控制。

2）保证烧结用熔剂质量，动态调整熔剂配比，稳定烧结矿碱度，促进高炉炉渣碱度的稳定，实现铁水稳硫操作。

3）加强焦炭质量跟踪，有混焦或者表观质量变差时，及时调整高炉操作制度，确保铁水炉温可控，铁水质量稳定。

4）根据铁水P实际水平，动态调整钢渣中铁和磁选铁配加量，实现铁水P的相对稳定可控。

5）根据8号高炉护炉需要，动态调整铁水Ti水平（正常生产w（Ti）<0.06%,护炉冶炼生产w（Ti）按照0.06%~0.11%动态调整）。

6）给铁水盖罐加盖，减少铁水热量损失，尽可能给钢厂提高铁水物理热，同时稳定铁水温度。

7）冶炼品种钢，按照质量要求为准，提前测算，调整用料结构和高炉操作参数，将铁水成分控制到要求范围之内。特殊炉况或者休复风作业，优化操作，尽快恢复生产，及时应对。

1.3 带渣量的控制

1）调度优化铁水罐调度管理，减少铁水罐中间停留时间，减少铁水温降，减少铁水罐结壳。

2）高炉对出铁沟、撇渣器定期检查维护，保证出铁小壕不过渣；出铁小壕畅通，不结渣铁壳。

3）加强对炉前小壕工管理，定量投放保温剂，杜绝干渣料等杂物进入小壕和铁水罐。

4）严把保温剂、铁沟料的入厂质量，根据其使用效果，发现问题反馈。

5）严把保温剂、铁沟料的质量，出现问题及时协调解决，保证耐材质量。

6）调度不定期到高炉炉台检查高炉出铁情况一次，监督好铁水罐运行和高炉出铁情况，发现问题及时协调处理。

7）“一罐到底”铁水罐加揭盖运行后，对保温剂进行减半，根据铁水罐运行情况，调整保温剂用量[3]。

8）加强联系协助，提高铁水罐管理，及时处理结渣、结壳铁水罐，避免将结壳、结渣铁水罐二次出铁，造成铁水带渣。

1.4 实施效果

2015年到2016年4月铁水w（Si）月均值最高0.741%，最低0.451%，差值0.29%；铁水物理热月均值最高1 492.55℃，最低1 466.22℃，差值26.33℃。

2019年到2020年9月铁水w（Si）月均值最高0.542%，最低0.443%，差值0.10%；铁水物理热月均值最高1 494℃，最低1 486℃，差值8℃。

通过几年的标准化操作，铁水含硅量、物理热波动值大幅收窄，铁水w（S）含量最高值0.058%，一级品率达95%，铁水w（P）≤0.150%比例92.3%，基本能满足“一罐到底”工艺要求。

2 建立钢铁界面铁包全程跟踪管控系统

合理高效地进行铁水调度分配是生产得以顺利进行的有力保证。铁水调度工作因其工作强度异常大，所需掌控信息量繁多，业务流程复杂，生产波动性大等原因，一直是许多钢厂信息化工作的难点。

首钢长钢公司铁包跟踪系统基于RFID和网络通信技术集可视管理、出铁计划、铁水信息、设备管理、报表管理于一体，实现对铁包运输过程的自动完整跟踪，为调度人员提供管理依据，并与现有系统建立接口，打造信息共享平台，实时反映铁包受铁过程和受铁后的生产信息、途中运输、内铁包实时位置及空罐坐回架子等信息，有效提高铁包周转率减少途中运输的温降实现铁包从采购入厂、砌筑、上线周转、维修、报废全生命周期的管理，有力支撑公司推行的“一罐到底”生产工艺顺行。

表1 2015-2016年铁水成分、温度情况

2.1 铁水罐跟踪系统运行中存在问题与优化

长钢铁水罐跟踪系统上线，实现了铁水罐全程跟踪，科学有效地衔接上、下游流程工序，提升生产节奏，为长钢“一罐到底”新工艺落地提供信息化支撑。根据需求持续优化、改进系统功能界面，目前系统运行稳定，但是由于现场复杂环境与人为因素的影响，系统识别准确性需要进一步提高。通过对铁水罐跟踪系统的数据监测、现场生产环境的勘查，发现系统运行中存在一些问题，并采取了相应措施。

1）炼钢口由于生产环境噪音影响，引发识别设备所使用的超声波开关错误启动、关闭，导致设备识别目标失败，造成系统跟踪铁水罐、罐架、隔离车、机车丢失，相邻轨道上的罐、罐架、隔离车、机车串道，罐与架的绑定关系错误的问题。通过优化程序逻辑，综合罐、罐架所属天线接收的全部数据进行逻辑判断，提升识别概率。

表2 2019年—2020年铁水成分、温度情况

2）铁水罐安装高温标签，由于标签信号衰减，经过设备未识别到标签信号，造成丢罐、相邻罐与架绑定顺序混乱问题。通过在关键点位（轨道衡、A09、A10）增加识别主机，利用多个点位的采集数据，对数据进行校验，达到补充、纠正数据的目的，从而提高准确性。

3）轨道沿线安装识别设备，现场人员操作作业时穿越轨道，从设备前经过，导致识别设备开启、关闭，造成系统识别错误。通过规范行车操作，要求车辆运输过程中，保持匀速运动，禁止罐与罐架停留在设备正面，规避随意停车行为。

4）运输过程空罐架与载罐罐架混合运输，整组罐与罐架停留在识别设备正面，造成罐与罐架的绑定关系错误、顺序混乱；炼钢区铁水罐的跟踪定位依靠炼钢物流系统接口数据，炼钢物流系统跟踪定位数据异常，造成罐与罐架的解绑、绑定关系错误。通过完善程序逻辑，对于炼钢物流发送的错误数据进行过滤，规避异常数据引发的解绑、绑定错误，提高系统跟踪准确性。

2.2 实施效果

1）通过建立高炉出铁定重控制-铁水磅房计量-混铁炉行车计量及铁水调整-转炉兑铁的层级管理机制，保证了转炉铁水装准率稳定达到95%以上。

2）9号高炉具备了轨道衡称重及铁水液面监测的技术手段控制铁水罐出铁量可实现±1 t的控制。

3）高炉铁水成分控制趋于稳定。如2020年7月份全月来铁3 469罐，成分合格率达到91.0%。当月受高炉停产检修后复产影响，铁水w（Si）超标290罐，占比8.36%，其中w（Si）大于0.80%的161罐，小于0.25%的129罐；铁水w（S）超标94罐，占比2.71%，最高S含量达0.058%。

4）转炉冶炼操作终点命中率保持在较高水平。2020年前半年转炉一倒命中率稳定在72%以上，且比前年同期提高14%。

表4 2019年和2020年转炉冶炼操作一倒命中率%

3 结论

随着“一罐到底”工艺的推进，高炉优化操作，带来铁水成份、温度、定量装入的稳定性进一步提高，炼铁厂成本也进一步降低。以各环节生产组织的准点率提升生产组织效率，强化生产组织各环节的高效衔接，形成协同联动、无缝对接、互为支撑的“一盘棋”有机整体；同时，坚持推进技术革新，新工艺带动指标新提升。铁钢界面高效合一的工艺技术集成，实现了铁钢界面无缝衔接，降低了铁水温降，提升了产量，降低了成本，为老厂改造提供了样本。