关键词：高炉-转炉区段;铁水包;“一包到底”;运行优化;仿真
摘 要：“一包到底”模式是指高炉出铁、铁水运输、铁水脱硫及向转炉兑铁等过程均使用同一个铁水包,中途不倒包。作为一种高效的铁钢界面模式,“一包到底”模式目前已被首钢京唐、重钢新区、日本京滨制铁所等国内外多家钢厂所采用,然而多家钢厂在生产运行中均存在铁水包周转率较低、铁水温降偏高等共性问题。铁水包周转运行管控是“一包到底”模式稳定运行的关键,鉴于已有研究普遍存在与实际生产脱节的现状,亟待深入研究铁水包周转运行动态规律。本文将在深入解析重钢新区和首钢京唐运行现状的基础上,分别针对“一包到底”模式铁水包周转运行特征、铁水包周转运行调控、铁水包周转运行过程的建模与仿真、“一包到底”模式界面优化设计等四个方面展开研究。首先,针对重钢新区和首钢京唐“一包到底”模式运行参数进行详细解析得知:高炉有效容积与转炉公称容量匹配、铁水运输方式、铁钢界面总图布置、铁水包管理制度是影响铁水包周转时间及铁水温降的重要因素;采取尾包转场出铁制度以及对铁水包周转过程进行全程加盖是降低铁水温降的两种有效措施。其次,将“一包到底”模式铁水包周转过程模化为时间离散、状态离散的有限齐次马尔科夫过程,进而从铁水包周转运行的视角构建出铁水包周转运行过程模型。在此基础上,将铁水包周转过程进一步模化为有系统容量限制的三个串联接近闭合的排队系统,即高炉出铁、铁水预处理以及转炉兑铁排队系统。据此提出基于有限容量排队论(M/M/c/N)的铁水包理想周转数量计算模型,应用此模型分别计算重钢新区和首钢京唐理想铁水包周转数量分别为17个和16个,并指出优化排队系统的系统容量是减少铁水包周转数量的关键。然后,从流程设计和生产运行角度指出“一包到底”模式下采取铁水包积压生产模式不可避免,并建立了积压生产模式下的铁水包周转数量计算模型,即铁水包周转数量由高炉配包所需数量、重包积压数量以及工艺周转要求数量组成,应用模型计算出重钢新区和首钢京唐铁水包合理周转数量分别为24个和23个。针对生产中经常出现适度积压铁水包以保连浇炉数的生产组织方案,建立了不同转炉热状态下的铁水温降—转炉—连铸综合成本损失测算模型,进而从理论上证明了该类生产组织方案的合理性。随后,采用Plant Simulation软件建立了重钢新区的铁水包周转过程仿真模型,模型中考虑各类铁水包管理制度,并深入研究了铁水包周转数量的影响因素,结果表明,高炉配包制度、重包积压制度、尾包处理制度、铁水包运输组织方式分别影响铁水包周转数量2～4个、1～2个、2个、1个。优化的铁水包管理制度为混合配包制度、合理积压制度、尾包转场出铁制度、铁水包“一包一拉”方式,重钢新区按照优化方案组织生产,其合理铁水包周转数量为24个,比实际数量少5个。提出了基于柔性库存系数的评价方法用于评价铁水包周转过程,利用生产实绩和仿真试验获取的相关指标对重钢新区运行情况进行评价,结果显示,当前周转数量29个和合理周转数量24个时,其铁水包柔性库存系数分别为52.10%和42.25%。最后,从铁水供求比、铁水转运次数、铁水包连续化程度、铁水包管理制度等方面针对重钢新区和首钢京唐两家钢企“一包到底”界面设计与运行情况进行详细分析,在此基础上,设计出一种优化的“一包到底”界面,并采用Plant Simulation软件对其运行结果进行仿真。优化设计方案中,其主体工序配置为2×5160m3的高炉、3×230t_KR脱硫站、2×230t的脱磷转炉、铁水包铁水装入量为220t;铁水运输选择“天车+过跨车”方式;采用合理的紧凑型平面布置方案;选择优化的铁水包管理制度。仿真结果显示,优化设计方案的铁水包合理周转数量为25个;铁水包柔性库存系数为24.46%,比重钢新区当前相应指标低27.64%,说明优化设计方案的铁水供求节奏更为协调,铁水包周转运行更为合理。
内 容：原文可通过湖北省科技信息共享服务平台（http://www.hbstl.org.cn)获取