第9章鋼廠流程的結(jié)構(gòu)與模式

鋼廠流程的結(jié)構(gòu)與模式孫健1內(nèi)容提綱工序功能的演進(jìn)與鋼廠流程結(jié)構(gòu)的關(guān)系鋼廠生產(chǎn)中的運(yùn)輸問(wèn)題鋼廠總圖布置問(wèn)題鋼廠結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題鋼廠結(jié)構(gòu)優(yōu)化與工程設(shè)計(jì)2工序、裝置是制造流程系統(tǒng)中下一層次的組成單元，是流程網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。4工序功能的演進(jìn)與鋼廠流程結(jié)構(gòu)的關(guān)系鋼鐵制造流程中工序功能的演進(jìn)4模鑄流程：

1、原料 2、燒結(jié)3、礦槽 4、高爐出鐵5、兌鐵 6、轉(zhuǎn)爐出鋼7、澆注 8(8’)、鋼錠9、均熱爐 10、初軋機(jī)11(11’)、板坯庫(kù)12、加熱爐 13、精軋機(jī)－卷取14、成品庫(kù)連鑄流程：1、原料 2、燒結(jié)3、礦槽 4、高爐出鐵5、兌鐵 6、轉(zhuǎn)爐出鋼7、精煉 8、連鑄9(9’)、板坯庫(kù)10、加熱爐 11、軋制－卷取12、成品庫(kù)薄板坯連鑄－連軋流程：1、原料 2、燒結(jié)3、礦槽 4、高爐出鐵5、兌鐵 6、轉(zhuǎn)爐出鋼7、精煉 8、連鑄9、板坯輸送10、加熱爐 11、軋制－卷取12、成品庫(kù)5鋼鐵制造流程工序功能的演進(jìn)可見(jiàn)，鋼廠生產(chǎn)流程逐步由間歇型向準(zhǔn)連續(xù)/連續(xù)型過(guò)渡，工藝流程不斷緊湊化，準(zhǔn)連續(xù)/連續(xù)化，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)化是鋼廠結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要方向。6鋼鐵制造流程工序功能的演進(jìn)和工程邏輯的變化鋼鐵制造流程工序功能的演進(jìn)

鋼鐵冶金工序功能：在鋼鐵生產(chǎn)的某個(gè)工序中完成的冶金任務(wù)。就冶金工序而言，工序功能是多元化的，每一個(gè)工序都可以完成多個(gè)冶金任務(wù)，如高爐，可以完成鐵礦石還原、脫硫、滲碳等功能；轉(zhuǎn)爐可完成脫碳、脫磷、脫硫、升溫等功能；隨著鋼鐵冶金技術(shù)的進(jìn)步，每一個(gè)工序的功能都在發(fā)生變化，出現(xiàn)了工序功能的演進(jìn)。8鋼鐵冶煉工序的功能分布和組成9凝固、軋制工序功能分布和組成10鋼鐵冶金生產(chǎn)流程氧化－還原過(guò)程的演進(jìn)鋼鐵生產(chǎn)流程氧化－還原過(guò)程的比較A:鐵礦石；B:高爐出爐鐵水；C:裝入煉鋼爐的鐵水；D:海綿鐵；E:出爐鋼水；F:成品鋼G:預(yù)還原礦石。A-B:高爐過(guò)程；C-E:氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程；A-G:預(yù)還原；A-D:直接還原；D-E:電爐煉鋼；G-E:終還原；A-G-B:兩步法熔融還原；A-H-B:一步法熔融還原。11鋼鐵冶金生產(chǎn)流程溫度控制的演進(jìn)12鋼鐵冶金工序功能的解析1、高爐氧化物高效還原器液態(tài)金屬初始發(fā)生器和連續(xù)供應(yīng)器能量轉(zhuǎn)換器和控制器冶金質(zhì)量初始控制器2、鐵水預(yù)處理冶金負(fù)荷和質(zhì)量調(diào)節(jié)器能量調(diào)節(jié)器高爐－轉(zhuǎn)爐過(guò)程連續(xù)作業(yè)的緩沖器13鋼鐵冶金工序功能的解析3、轉(zhuǎn)爐快速、高效脫碳器快速升溫器能量轉(zhuǎn)換和發(fā)生器優(yōu)化脫磷器4、電爐廢鋼快速熔化器適度脫磷、脫碳器能量轉(zhuǎn)換和控制器14鋼鐵冶金工序功能的解析5、二次冶金優(yōu)化精煉器煉鋼爐－連鑄機(jī)作業(yè)緩沖協(xié)調(diào)器生產(chǎn)效率、效益倍增器6、連續(xù)鑄錠高效凝固器優(yōu)化成型器冶金器節(jié)能器7、軋鋼連續(xù)形變器組織性能控制器多層次附加處理器15構(gòu)建高效緊湊、連續(xù)順行的工藝布局4鋼廠生產(chǎn)中的運(yùn)輸問(wèn)題布局特點(diǎn)：（1）按工序“一字型”科學(xué)布局。（2）工藝流暢，以“流”為核心，實(shí)現(xiàn)物料運(yùn)輸不落地、不折返。（3）聯(lián)合與集中布置相結(jié)合。（4）布置緊湊，噸鋼占地為0.9m2。實(shí)施效果：占地面積小，內(nèi)部物流運(yùn)輸距離短。在同等物料運(yùn)輸量的情況下，物料運(yùn)輸距離及運(yùn)輸功僅為光陽(yáng)廠的72%、為寶鋼的54%、為日本君津廠的85%。17鋼廠生產(chǎn)中的運(yùn)輸問(wèn)題181鋼廠的總圖布置應(yīng)體現(xiàn)制造流程動(dòng)態(tài)運(yùn)行的總體設(shè)計(jì)概念?？倛D布置是鋼廠靜態(tài)“空間結(jié)構(gòu)”的集中體現(xiàn)，在相當(dāng)大程度上是時(shí)-空邊界的規(guī)定。2鋼廠的工廠布置應(yīng)體現(xiàn)以“流”(物質(zhì)流-物流)為核心的概念。工廠布置與車(chē)間布置是相互依存的。19鋼廠總圖布置問(wèn)題20高效率、低成本潔凈鋼煉鋼廠平面圖（大型全薄板型生產(chǎn)廠）環(huán)境、生態(tài)問(wèn)題對(duì)鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)變化帶來(lái)深刻影響。鋼廠結(jié)構(gòu)是指企業(yè)內(nèi)部各要素之間合乎社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律、技術(shù)進(jìn)步規(guī)律、企業(yè)組織規(guī)律、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)規(guī)律等，相對(duì)穩(wěn)定的內(nèi)在聯(lián)系和作用形式。21鋼廠結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題鋼廠結(jié)構(gòu)優(yōu)化的技術(shù)思路立足于：1）工序功能集合的解析-優(yōu)化；2）工序之間關(guān)系集合的協(xié)調(diào)-優(yōu)化；3）流程工序集合的重構(gòu)優(yōu)化。22鋼廠結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題23鋼廠結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題廢鋼過(guò)去：不活躍的系統(tǒng)氧氣轉(zhuǎn)爐扁平軋材高爐電弧爐長(zhǎng)材在首鋼已有技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)燒結(jié)廠的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)深入研究和創(chuàng)新優(yōu)化，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了集中燃料破碎、成品立體集中篩分系統(tǒng)。整個(gè)工藝流程由燃料破碎、配料、混合制粒、燒結(jié)冷卻到成品篩分，按工序功能的解析優(yōu)化，按照流程網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了緊湊銜接，最大限度地縮短物流運(yùn)距、減少物料轉(zhuǎn)運(yùn)。全廠占地面積比常規(guī)設(shè)計(jì)減少30%，轉(zhuǎn)運(yùn)站僅有3個(gè)。整個(gè)燒結(jié)廠在功能、結(jié)構(gòu)、效率等方面都達(dá)到國(guó)際先進(jìn)行列。24首鋼京唐2×500m2燒結(jié)廠先進(jìn)流程三維設(shè)計(jì)鋼廠結(jié)構(gòu)優(yōu)化與工程設(shè)計(jì)2526鋼廠結(jié)構(gòu)優(yōu)化與工程設(shè)計(jì)工序功能在工程上的組合優(yōu)化的基本步驟：區(qū)段過(guò)程組合優(yōu)化煉鐵－燒結(jié)（球團(tuán)）－焦化的組合系統(tǒng)工程鐵水預(yù)處理－轉(zhuǎn)爐－二次冶金－連鑄的組合優(yōu)化車(chē)間廢鋼預(yù)熱－電爐－二次冶金－連鑄的組合優(yōu)化車(chē)間無(wú)缺陷鑄坯生產(chǎn)技術(shù)－高溫鑄坯輸送技術(shù)－鑄坯直接高溫?zé)嵫b爐技術(shù)或直接軋制控溫－控軋－控冷技術(shù)MIS控制技術(shù)272829鐵水預(yù)處理與全量鐵水在線“三脫”處理的技術(shù)效果與經(jīng)濟(jì)效益3031煉鋼工藝流程的變革和大型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠技術(shù)的發(fā)展鋼廠結(jié)構(gòu)優(yōu)化與工程設(shè)計(jì)案例分析首鋼京唐鋼鐵廠流程結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)鋼鐵廠采用三座高爐流程結(jié)構(gòu)和采用2座高爐+1個(gè)煉鋼廠+2個(gè)熱軋廠流程結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究。綜合分析比較表明，2座高爐、1個(gè)煉鋼廠、2個(gè)熱軋廠流程結(jié)構(gòu)最為合理。

有利于構(gòu)建高效率、低成本的生產(chǎn)運(yùn)行體系，實(shí)現(xiàn)鋼鐵制造流程的“層流式”運(yùn)行。3233首鋼京唐鋼鐵廠流程結(jié)構(gòu)優(yōu)化效果圖34343535人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀