钢铁企业高炉—转炉区段铁水温降研究

论文摘要

高炉—转炉区段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。而铁水温度,则是贯穿于这一区段的一项重要指标。铁水作为炼钢的基本原料,其温度的降低直接影响到预处理和炼钢工艺、节能、生产管理以及受铁罐(或鱼雷罐)寿命等重要环节,它不仅是炼钢生产的需要,更与企业节能降耗乃至整个生产经营都有密切关联。因此,铁水输送过程中的温降问题引起了人们的高度重视。本文在总结前人研究工作的基础上,从传热学角度出发,根据能量平衡建立高炉—转炉区段铁水温降理论模型,将之应用到鞍钢、首秦,找出它们高炉—转炉区段的问题所在,并提出了相应的改进措施。本文从传热学角度出发,根据铁水储运装置的不同将高炉—转炉区段归纳为四种模式：受铁罐—混铁炉—兑铁包模式(简称混铁炉模式)、受铁罐—兑铁包模式、鱼雷罐—兑铁包模式、受铁罐“一罐到底”模式。其中,混铁炉模式共有两次兑铁过程,流程衔接不够紧密,为保持铁水温度需要外供热源,总体来说铁水温降较大,属于比较落后的模式；受铁罐—兑铁包模式有一次兑铁过程,但缺乏缓冲调节能力,属于淘汰模式；当前大高炉生产过程中要求较大的铁水运输量,故大高炉—大转炉间多采用鱼雷罐—兑铁包模式；而“一罐到底”模式采用与转炉容量匹配的受铁罐,具备较好的界面连续性,能大大缩短铁水的调运时间,从而能大幅度减小铁水温降,是未来界面模式的发展方向。此外,分别建立了四种模式的铁水温降模型,分析了影响铁水温降的各种因素,并将这些因素分为生产布局、界面模式、铁水组织调度和具体操作等四类因素。对鞍钢、首秦两大钢铁企业的高炉—转炉区段进行了研究,指出了两者高炉—转炉界面模式存在的缺点,提出了改进的意见与建议。分析结果表明：对于鞍钢这种生产布局先天不足的企业来说,应从改善布局和高炉—转炉的对应关系着手,优化界面模式,通过预热受铁罐、给铁水罐加盖等措施来提高铁水入转炉温度；而对于首秦这种流程先进且高炉—转炉对应关系简单的企业来说,重点是优化界面模式,即采用“一罐到底”模式。根据以上措施对鞍钢、首秦的高炉—转炉界面进行优化后,鞍钢铁水在高炉—转炉区段中的运行时间平均缩短85min,铁水入转炉温度可由原来的1260.0℃提高至1348.6℃,至少可以降低吨钢综合能耗32.7kgce/t钢,降低炼钢成本6.80元/t钢；首秦铁水在高炉—转炉区段中的运行时间平均缩短22min,铁水入转炉温度可由原来的1300.0℃提高至1362.8℃,可降低吨钢综合能耗22.8kgce/t钢,降低炼钢成本4.82元/t钢。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
• 1.1 我国钢铁工业的发展现状
• 1.1.1 我国钢铁工业的高速发展
• 1.1.2 我国钢铁工业发展所面临的严峻形势
• 1.2 我国钢铁工业可持续发展研究
• 1.2.1 钢铁企业的节能研究
• 1.2.2 钢铁生产流程工程学
• 1.3 界面问题的提出
• 1.3.1 高炉—转炉区段物流研究现状
• 1.3.2 目前存在的问题
• 1.4 本文研究内容
• 2 高炉—转炉区段界面模式现状
• 2.1 高炉—转炉区段"界面"
• 2.1.1 "界面"的定义与内涵
• 2.1.2 高炉—转炉区段界面技术
• 2.1.3 "界面技术"的研究目的与意义
• 2.2 界面模式现状及其分类
• 2.2.1 受铁罐—混铁炉—兑铁包模式
• 2.2.2 受铁罐—兑铁包模式
• 2.2.3 鱼雷罐—兑铁包模式
• 2.2.4 "一罐到底"模式
• 2.3 小结
• 3 高炉—转炉区段铁水温降模型
• 3.1 基本假设
• 3.2 铁水温降模型的建立
• 3.2.1 混铁炉模式及铁水罐—兑铁包模式
• 3.2.2 鱼雷罐—兑铁包模式
• 3.2.3 "一罐到底"模式
• 3.2.4 空罐过程罐衬温降模型
• 3.3 铁水温降模型的验证
• 3.3.1 实际生产数据
• 3.3.2 铁水温降模型的验证
• 3.4 影响铁水温降的因素分析
• 3.4.1 生产布局对铁水温降的影响
• 3.4.2 界面模式对铁水温降的影响
• 3.4.3 铁水组织调度对铁水温降的影响
• 3.4.4 具体操作对铁水温降的影响
• 3.5 小结
• 4 鞍钢、首秦高炉—转炉区段界面模式及优化
• 4.1 鞍钢、首秦的高炉—转炉区段现状调研
• 4.1.1 生产布局及界面模式
• 4.1.2 存在的问题
• 4.2 鞍钢、首秦高炉—转炉区段界面模式的优化
• 4.2.1 鞍钢老区高炉—转炉区段界面模式的优化
• 4.2.2 首秦高炉—转炉区段界面模式的优化
• 4.3 鞍钢、首秦高炉—转炉区段界面模式的优化效果
• 4.3.1 鞍钢高炉—转炉区段界面模式的优化效果
• 4.3.2 首秦高炉—转炉区段界面模式的优化效果
• 4.4 小结
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢