炼钢区段推进层流专线化运行模式的思考与实践
曾加庆
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，张军国
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，林路
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，段云祥
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，贺庆
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，崔怀周
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，戴雨翔
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(1. 钢铁研究总院有限公司冶金工艺研究所， 北京 100081；2. 河钢集团唐钢公司， 河北 唐山 063000)
炼钢区段内前、后工序链接时无规律的“时序错位”，造成不同工序间的无效等待或频繁被动改变工序链接方式，这些随机发生的事件如不能受控，或仍然依靠人为经验调控，势必造成流程运行效率偏低、耗散较大、过程稳定性较差、产品质量波动和难以实现智能化调控等问题。对此，开展高炉-转炉流程炼钢区段层流专线化协同运行的系统分析与实践，为炼钢区段实现层流专线化协同运行提供有力支撑。结果表明，从钢铁流程物理侧开展工艺路径优化是钢铁流程实现智能化调控的重要支撑，也是流程智能化提升的前提和必由之路。按照专线化生产组织模式是对以往看似“可靠保险”、实际是复杂多变和低效的工艺路径进行简约优化，通过专线化生产组织和规范铁素物质流输运方式为手段，收窄各工序作业时间和工序间传搁时间，使炼钢区段具备各工序内“准等节奏”匹配和前后工序间“齐步走”的运行节律，满足连铸工序多炉连浇的时序要求，这是炼钢区段层流专线化运行的重要机制。经某厂采用2条专线化层流工艺路径初步实践，各工序符合专线化的链接比例由2021年12月的41.23%提高到2022年6月的66.27%，工序间传搁时间和炼钢区段总作业时间分别由2021年12月的87.9和253.9 min缩短至78.2和210.7 min，大致相当于增加了1炉钢的产量，生产效率提升效果显著。
工序连接； 时序错位； 调控规则； 专线化； 多工序层流协同运行
就先进高炉-转炉流程生产扁平材的生产线而言，炼钢区段一般会涉及铁水预处理、转炉炼钢、钢水精炼、连铸等工序，以往对上述单元工序运行规律的关注度较高，业内也已积累了比较丰富的调控经验。但从钢铁流程智能化发展趋势来看，在炼钢区段仅做到这些还远远不够。因孤立地开展上述单元工序技术攻关，其优化运行效果仍只是“碎片化”单体技术的展示效果，并不能充分映射到全流程系统优化视野下实现有机协同运行，这与实现全流程智能化调控的目标仍存在很大距离。
炼钢区段在高炉-转炉流程中是影响生产效率、过程稳定性及产品品种和质量的关键环节，它不同于铁前区段对全流程运行规律的影响特点。高炉炼铁过程因路径单一(涉及焦化、烧结、炼铁)，用于生产初级原料(铁水)，其影响更多体现在对产线生产规模稳定性及节能环保等层面。炼钢区段则处在全流程中生产中间产品(连铸坯)的承上启下环节，存在工序组合形式多、工艺路径复杂多变、不同路径的交叉点多、运行效果不确定性显著增加和产品质量受时序影响更为敏感等特点，虽然每条工艺路径都能走通，但与之对应的运行效率、适宜生产的品种及质量稳定性等方面都存在显著差异。今后很重要的工作是优选炼钢区段的工艺路径，提高优选路径的精准自复制功能(对单元工序或整个区段)和运行效率，固化优选的工艺路径，收窄各工序控制窗口参数的波动范围，确保输出结果稳定。
本文围绕高炉-转炉流程炼钢区段推进层流专线化协同运行的问题，结合典型高炉-转炉流程炼钢区段工艺路径现状，系统分析炼钢区段优化、简约的工艺路径，建立炼钢区段多工序层流专线化协同运行机制，并进行初步实践，为炼钢区段实现层流专线化协同运行提供有力支撑。
1)钢铁制造流程实现智能化调控需要条件支撑，首要解决的问题是在钢铁流程物理侧进行工艺路径优化，这是产线真正实现智能化技术提升的前提和必由之路，也为后续信息化和智能化铺路、搭桥。
2)按照专线化生产组织模式对以往看似“可靠保险”、实际是复杂多变和低效的工艺路径进行简约优化，并在各工序快节奏生产基础上，通过专线化生产组织和规范铁素物质流输运方式为手段，收窄工序间传搁时间，使炼钢区段具备各工序内“准等节奏”特点和前后工序间“齐步走”的运行节律，满足连铸工序多炉连浇的时序要求。
3)将某厂炼钢区段理论上48条路径精简优化至2条专线化层流工艺路径，各工序符合专线化的链接比例由2021年12月的41.23%提高到2022年6月的66.27%，工序间传搁时间和炼钢区段总作业时间分别由2021年12月的87.9 min和253.9(235.5)min缩短到2022年6月的78.2 min和210.7(197.5)min，大致相当于增加了1炉钢的产量。
来源：《钢铁》2023年第11期 “冶金流程工程学”专刊
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