短流程煉鋼車間的生產線工藝優化研究

魚洋洋

（中冶京誠工程技術有限公司，北京 100176）

短流程煉鋼車間的生產線工藝優化設計是短流程煉鋼工程設計的核心部分，在車間的生產效率、能力、成本、安全以及投產后的市場競爭力等方面都會受到影響[1]，短流程煉鋼車間的生產線工藝優化設計效果好，可以保證生產線工藝流程更加合理，從而降低了短流程煉鋼車間的生產線在物料搬運上的費用，因此，可以將生產線工藝優化設計看成是影響短流程煉鋼車間的生產率的決定性因素。

傳統的短流程煉鋼車間的生產線工藝優化設計都是套用類似的工程，或者根據經驗進行主觀性的判斷，由于每一個短流程煉鋼工程都會受到業主或者外部條件的要求，不存在一定的可比性[2]。因此在短流程煉鋼車間的生產線工藝優化設計過程中，根本無法保證效率和質量，過程和最終得到的結果也不具有科學性和系統性依據。

針對短流程煉鋼車間的生產線工藝優化設計工作，面臨的最大問題就是如何突破傳統的生產線工藝優化設計方法，科學、合理地對短流程煉鋼車間的生產線工藝進行優化。

1 短流程煉鋼車間的生產線工藝優化設計

1.1 引入系統布置設計法

系統布置設計法（SLP）是將物流分析技術與作業單位關系密切程度分析結合在一起，求解短流程煉鋼車間的生產線工藝合理布置的技術，其基本程序如圖1 所示。

圖1 系統布置設計法的基本程序圖

在系統布置設計法的基本程序中，每一個步驟的具體描述為：

Step1：輸入短流程煉鋼車間的生產線工藝優化的原始數據

系統布置設計法一共包括5個輸入要素，即生產路線、產品、輔助服務部門、產量、時間，除了以上5 個要素之外，還要對短流程煉鋼工廠的儀器設施劃分為相應的作業單位，并給出每一個作業單元的具體功能和參數大小，將這些作為系統布置設計法的原始資料。

Step2：分析短流程煉鋼車間的物流關系

對物流進行分析就是分析短流程煉鋼物料在每一個工序之間的流動路線和數量，最后確定煉鋼物料在每一個工序之間的最有效路線。分析的方法包括多種產品工藝流程表、工藝流程圖以及成組方法等。

對作業單位的物流進行分析過程中，將物流強度劃分為5 個等級，如表1 所示。

表1 物流強度等級劃分表

Step3：繪制短流程煉鋼車間的生產線工藝相關圖

在不考慮短流程煉鋼車間的占地面積情況下，只考慮不同短流程煉鋼車間的關系密切程度，安排每一個短流程煉鋼車間的生產線工藝，得到對應的工藝流程。

Step4：短流程煉鋼車間的生產線工藝優化方案修正與評價擇優

一個理想的短流程煉鋼車間的生產線工藝優化方案，需要考慮到多種不同影響因素的限制條件，包括投資要求、物料的搬運方法等，基于此，可以得到多種可行的方案，再對短流程煉鋼車間的生產線工藝優化方案進行評價優選，最后得到一個最優的短流程煉鋼車間的生產線工藝優化方案。

1.2 選擇連鑄機的機型

短流程煉鋼車間的生產線工藝需要連鑄機與電爐的生產能力具有比較高的匹配度，這樣可以適應短流程煉鋼車間的高產量、快節奏生產。短流程煉鋼車間生產的鑄坯規格一般為120mm*120mm，130mm*130mm，定尺長度在3m～6m 之間，根據短流程煉鋼車間的生產規模和澆鑄鋼種，結合一些廠家的成熟經驗，在短流程煉鋼車間的生產線工藝優化過程中，采用R6m3機3 流全弧形方坯連鑄機，這種型號的連鑄機可以滿足短流程煉鋼車間的生產線工藝優化要求。

1.3 確定鋼包精煉爐的布置方式

鋼包精煉爐的布置方式指的是短流程電爐煉鋼車間里面，精煉爐相對于電爐出鋼線的工藝布置，通常情況下，分為在線布置和離線布置兩種方式。在線布置方式是電爐與精煉爐出鋼線同時使用相同一條軌道，鋼包在電爐出完鋼之后，利用鋼包車運輸到精煉爐的工位處，這樣可以減少起重機的吊運；離線布置方式在應用過程中電爐與精煉爐不共用一條軌道，當鋼材從電爐冶煉完成之后，鋼包就會通過起重機吊運到精煉爐所在的位置處，這樣做的好處是當精煉爐的運行出現故障時，不會影響鋼包在電爐內的作業，有利于調節短流程煉鋼車間的生產節奏并組織工人進行生產。根據短流程煉鋼車間的現狀，本文短流程煉鋼車間的生產線工藝優化采用精煉爐在線布置的方式，可以使短流程煉鋼車間的布置變得更加緊湊。

1.4 確定電爐的除塵方式

電爐在對鋼包進行加料、熔煉以及出鋼的過程中，會不斷地產生大量的煙氣，經計算，每冶煉一噸鋼材需要產生12Kg～15kg的粉塵。為了高效捕集電爐產生的煙氣，目前采用的捕集方法包括密閉罩+第四孔、屋頂煙罩+第四孔等[3]。近幾年以來，經過多個方面的探討與摸索，可以有效治理電爐產生的煙氣和塵土，并且在除塵效果和電能消耗等方面也都有很多成功的案例。短流程煉鋼車間采用了國內領先的實用技術，確定電爐的除塵的方式一般為屋頂增速罩捕集+40 噸電爐采用導流罩，電爐產生的煙氣經過脈沖袋式除塵器經過凈化處理之后，就可以達標排放。

1.5 設計短流程煉鋼車間的生產線工藝優化流程

通過調整煉鋼車間生產線各跨間布置，本文采用“二次精煉”的方式，實現短流程煉鋼車間的生產線工藝優化。在短流程煉鋼車間生產過程中，實時控制鋼水溫度，保證“二次精煉”過程中的鋼水溫度損失在可承受范圍內。與此同時，還需要對鋼水清潔度提出嚴格要求，為短流程煉鋼車間的生產線工藝優化提供助力。以此，實現短流程煉鋼車間的生產線工藝優化。

本文針對短流程煉鋼車間生產線工藝的優化主要包含兩個前提條件，第一點為考慮煉鋼車間短流程的生產特點；第二點為保證優化后的生產線工藝能夠實現“二次精煉”?；诖?，本文優化設計的短流程煉鋼車間生產線工藝流程，如圖2 所示。

圖2 短流程煉鋼車間生產線工藝優化流程

綜上所述，通過引入系統布置設計法，選擇了合適的連鑄機機型，在確定鋼包精煉爐的布置方式和電爐的除塵方式基礎上，設計短流程煉鋼車間的生產線工藝優化流程，實現了短流程煉鋼車間的生產線工藝優化。

2 實驗分析

為了驗證提出的短流程煉鋼車間的生產線工藝優化方法在生產效率方面的性能，引入傳統短流程煉鋼車間的生產線工藝優化方法與其進行對比，實驗過程如下。

2.1 實驗準備

構建實例分析，實驗對象選擇某短流程煉鋼車間。本次實驗內容為短流程煉鋼車間的生產線工藝優化。首先，使用本文優化設計短流程煉鋼車間的生產線工藝，進行煉鋼，通過MATALB軟件測試其短流程煉鋼車間生產效率，并記錄，將其設為實驗組；再使用傳統生產線工藝，進行煉鋼，同樣通過MATALB 軟件測試其短流程煉鋼車間生產效率，并記錄，將其設為對照組。由此可見，本次實驗主要內容為測試兩種生產線工藝的短流程煉鋼車間生產效率，短流程煉鋼車間生產效率越高證明該工藝的優化效果越好。通過10 次對比實驗，針對實驗測得的短流程煉鋼車間生產效率，記錄實驗數據。

2.2 實驗結果與分析

兩種短流程煉鋼車間的生產線工藝優化方法的短流程煉鋼車間生產效率對比結果如表2 所示。

表2 短流程煉鋼車間生產效率對比表

從表1 的結果可以看出，提出的短流程煉鋼車間的生產線工藝優化方法得到的短流程煉鋼車間生產效率明顯高于傳統短流程煉鋼車間的生產線工藝優化方法，在實際應用過程中，具有現實推廣價值，值得在現實中被大力應用。

3 結語

本文提出了短流程煉鋼車間的生產線工藝優化研究，通過引入系統布置設計法，選擇了合適的連鑄機機型，在確定鋼包精煉爐的布置方式和電爐的除塵方式基礎上，設計短流程煉鋼車間的生產線工藝優化流程，實現了短流程煉鋼車間的生產線工藝優化。結果顯示，該優化方法可以大大提高短流程煉鋼車間的生產效率。