首鋼國際工程公司多年來一直致力于鐵水運輸新技術(shù)的研究，注重理論聯(lián)系實際，成功研發(fā)了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的準軌異型大容量罐車運輸鐵水系統(tǒng)與工藝（專利號zl200710120096），經(jīng)過首鋼京唐鋼鐵廠近半年的運行，生產(chǎn)實踐表明該系統(tǒng)在節(jié)能減排、環(huán)境保護、經(jīng)濟效益等方面效果優(yōu)良，具有廣泛的推廣價值。
1“一包到底”鐵水運輸新技術(shù)研究背景
作為鋼鐵廠生產(chǎn)大動脈的鐵水運輸系統(tǒng)，按照其發(fā)展的歷程，主要經(jīng)歷以下幾個典型過程：1）高爐—>受鐵罐—>混鐵爐—>兌鐵包—>轉(zhuǎn)爐的模式；2）高爐—>受鐵罐—>兌鐵包—>轉(zhuǎn)爐的模式；3）高爐—>魚雷罐車—>兌鐵包—>轉(zhuǎn)爐的模式。第三種模式是目前大中型鋼鐵廠較為普遍采用的生產(chǎn)組織模式。
魚雷罐車鐵水運輸是在普通敞口罐鐵水運輸方式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種先進的鐵水運輸方式。由于該方式具有機動性能好、操作連貫、靈活、保溫性能好、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，而且還具有鐵水預處理、調(diào)整鐵水溫度、成分、重量以及緩沖等功能，同時取消了混鐵爐及其配套設(shè)施，因此，得到了普遍的推廣。盡管該運輸方式有很多優(yōu)點，但與現(xiàn)代冶金工藝所追求的高效益、低能耗目標比仍然存在差距。一方面，魚雷罐車運輸方式雖具有三脫(脫硫、脫磷、脫硅)的功能，但不能實現(xiàn)全量三脫，三脫效果較差、效率低。另一方面，需建設(shè)倒罐坑，增加倒罐工序環(huán)節(jié)，工序環(huán)節(jié)多，投資大，生產(chǎn)效率低。再者，環(huán)境條件沒有得到根本改善，能耗仍然較高。
為了克服魚雷罐車鐵水運輸環(huán)節(jié)多、生產(chǎn)效率低、熱損失大、能耗高、三脫效果較差、一次性投資大、運行成本高等問題，首鋼京唐鋼鐵廠采用了在1435mm標準軌距上運輸鐵水的“一包到底”工藝技術(shù)。
2“一包到底”鐵水運輸技術(shù)的研究過程
2.1“一包到底”的定義
采用一種具備鐵水的承接、運輸、緩沖貯存、鐵水預處理、轉(zhuǎn)爐兌鐵、鐵水保溫等功能的包（罐），將高爐出來的鐵水，在經(jīng)過必要工藝流程處理后，以不更換鐵水包的生產(chǎn)組織模式，直接兌入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，該冶金流的工藝過程稱為“一包到底”鐵水運輸技術(shù)。
2.2“一包到底”鐵水運輸技術(shù)的研究過程
根據(jù)首鋼京唐鋼鐵廠煉鋼采用300ｔ轉(zhuǎn)爐、煉鐵采用5500ｍ3高爐，鐵水運輸設(shè)備必須與轉(zhuǎn)爐匹配，確定采用額定載重300ｔ鐵水包車運輸最為經(jīng)濟合理，為此，首鋼國際工程公司經(jīng)過考察調(diào)研國內(nèi)標準軌和國外寬軌鐵水運輸?shù)陌嚽闆r，通過溫降分析、投資分析、運營成本分析、效益分析以及鐵水車、鐵水包和軌道的優(yōu)化研究和測試，提出在首鋼京唐鋼鐵廠采用在1435mm標準軌距上運輸最大直徑5190mm、最大高度6150mm，額定載重300t異型大容量鐵水包的“一包到底”鐵水運輸方案。
首鋼京唐鋼鐵廠鐵水運輸包車圖
3“一包到底”鐵水運輸技術(shù)的應(yīng)用
截止到2009年9月22日，京唐鋼鐵廠1號高爐累計出鐵1170次，共運輸鐵水4412罐次，目前采用一包一拉的生產(chǎn)運輸組織模式，鐵水包車從高爐向該包出鐵完畢到將鐵水包車運輸至煉鋼鐵水跨，周期為15-18min，根據(jù)大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用計算機軟件擬合出重鐵水包溫降曲線函數(shù)顯示，在該過程中的鐵水溫降為10-15℃，最大限度的提高了鐵水脫硫扒渣前的溫度。為鐵水的后續(xù)處理提供了先天性條件，特別是鐵水包增加保溫蓋以后，鐵水的溫度在較長的時間內(nèi)得到有效的保持。
首鋼京唐鋼鐵廠重鐵水包溫降曲線函數(shù)
先進的信息管理系統(tǒng)為鐵水運輸系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行提供后勤保障。一包到底信息化主要包括車站、道口信號控制系統(tǒng)、鐵路機車無線作業(yè)系統(tǒng)、信號電纜絕緣測試系統(tǒng)、調(diào)車作業(yè)計劃智能編排系統(tǒng)、車號自動識別系統(tǒng)、鐵水包車實時跟蹤系統(tǒng)等，各子系統(tǒng)信息在統(tǒng)一的平臺上進行處理、決策、記錄、分析和管理，使得日常操作更加簡單，管理更加方便。
首鋼京唐鋼鐵廠鐵水包實時跟蹤系統(tǒng)界面
4“一包到底”鐵水運輸技術(shù)主要技術(shù)特點
在鐵水車、路基、軌道、道岔均能滿足生產(chǎn)的情況下，對運輸生產(chǎn)組織和無線遙控機車開展細致的分析，特別是在線脫硫、脫磷、脫硅工藝，在鐵水包進入煉鋼車間后，直接在鐵水包里進行脫硫、脫磷、脫硅，減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
因此，采用高爐鐵水罐和煉鋼鐵水包共用的“一包到底”技術(shù)，將高爐鐵水的承接、鐵水運輸、鐵水預處理等幾大功能集為一體，與傳統(tǒng)的魚雷罐車運輸相比，其創(chuàng)新點如下：
1）省去鐵水倒罐作業(yè)工序、簡化生產(chǎn)作業(yè)，縮短工藝流程；可使煉鋼車間布置緊湊合理，與混鐵車倒罐相比，減少煉鋼廠房占地面積約1150m2?？s短大型天車的吊運距離，加快生產(chǎn)節(jié)奏；
2）減少一次混鐵車在倒罐站里向鐵水包注鐵的倒運過程，避免了該過程鐵水損耗和鐵水溫度損失、節(jié)約了注鐵過程的能源消耗，對雙聯(lián)煉鋼有利于脫磷爐多吃廢鋼和塊礦。
3）采用“一包到底”鐵水運輸技術(shù)，可避免混鐵車在倒罐站里向鐵水包注鐵的倒運過程產(chǎn)生的煙塵污染，按照其它鋼鐵廠倒罐站除塵量計算，可減少煙塵量960000m3/h，每年可減少煙塵排放約4700t，基本解決煉鋼廠內(nèi)的石墨飛塵污染，環(huán)保效益好，有利于鋼鐵廠清潔生產(chǎn)。
4）由于取消了從倒罐坑內(nèi)吊運鐵水包，煉鋼廠房加料跨450t鑄造天車主鉤吊運鐵水的起升高度可減少10m左右，縮短了調(diào)運時間，加快了生產(chǎn)節(jié)奏。
5）采用“一包到底”代替魚雷罐運輸鐵水，不但可降低倒罐站一次建設(shè)投資，同時可降低生產(chǎn)運行費用。
6）從運輸設(shè)備（原魚雷罐、倒罐站和鐵水包，統(tǒng)一采用鐵水包）的角度比較，同比320t魚雷罐車，至少減少10個鐵水包，節(jié)約投資大約1000萬元。
采用“一包到底”鐵水運輸技術(shù)也充分體現(xiàn)了短界面銜接、在線運輸、在線生產(chǎn)的理念。
5“一包到底”鐵水運輸技術(shù)的經(jīng)濟效益和應(yīng)用前景
首鋼京唐鋼鐵廠總圖運輸技術(shù)經(jīng)過近半年的生產(chǎn)實踐驗證，總圖布置經(jīng)濟合理，設(shè)備運行穩(wěn)定可靠，其各種運輸設(shè)備的性價比均非常經(jīng)濟，“一包到底”鐵水運輸技術(shù)同與魚雷罐車運輸比較，具有顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。
1）工程投資，采用“一包到底”工藝取消了煉鋼倒罐站、抬高高爐臺面、減少鐵路運輸設(shè)備、鐵路線路等方面進行系統(tǒng)比較，一次性節(jié)約工程投資大約1500萬元。
2）生產(chǎn)運行費用，采用鐵水“一包到底”技術(shù)，煉鋼車間減少魚雷罐旋轉(zhuǎn)、鐵水包提升，以及倒罐站除塵風機運行等設(shè)施，每年減少生產(chǎn)運營費用約4220萬元。
3）減少定員，取消倒罐站和采用無線遙控機車，減少定員72人。
4）環(huán)境效益，根據(jù)實測數(shù)據(jù)，“一包到底”運輸技術(shù)，脫硫之前鐵水溫度約為1430±20℃，同比遷鋼魚雷罐運輸鐵水，經(jīng)倒罐站注入鐵水包的鐵水溫度約1360±10℃，提高鐵水溫度70℃。按照898萬t/a鐵水量計算，每年可節(jié)約16.85萬t標煤。
5）由于避免了鐵水倒罐作業(yè)，每年可減少煙塵排放約4700t，基本解決煉鋼廠內(nèi)的石墨飛塵污染，環(huán)保效益好。
“一包到底”鐵水運輸技術(shù)可在新廠建設(shè)、舊廠改造中大力推廣應(yīng)用。
6“一包到底”鐵水運輸技術(shù)的研發(fā)團隊
首鋼國際工程公司在首鋼京唐鋼鐵廠“一包到底”鐵水運輸技術(shù)設(shè)計研究過程中，形成了以公司副總經(jīng)理、教授級高工張福明為核心，以文彬、向春濤、范明皓、王金美、李勇、張德國等首鋼技術(shù)專家為支撐的研發(fā)設(shè)計團隊。該團隊擁有雄厚的理論積淀和豐富的實踐經(jīng)驗，系統(tǒng)掌握了鐵水運輸工藝技術(shù)，為“一包到底”鐵水運輸技術(shù)的研發(fā)提供了堅實的基礎(chǔ)。
該團隊成員在項目立項、調(diào)研、研制等各個環(huán)節(jié)都兢兢業(yè)業(yè)，做了大量細致入微的工作。特別是鐵水包車運行的穩(wěn)定性，是本項目研發(fā)的重點，也是難點。項目攻關(guān)團隊根據(jù)300t鐵水包的外形尺寸，開展對鐵水車2種方案的設(shè)計，分別為配置12軸和16軸鐵水車，其結(jié)構(gòu)、尺寸各有優(yōu)缺點。最后，通過利用計算機模擬技術(shù)，分別對2種車型進行模擬計算、受力分析、運行穩(wěn)定性分析等，結(jié)果顯示配置16軸鐵水車各種主要指標優(yōu)于12軸鐵水車。另外，鐵水運輸系統(tǒng)的軌道、路基、道岔的研究過程非常復雜，團隊成員加班加點解決問題，攻克了難關(guān)，實現(xiàn)了系統(tǒng)創(chuàng)新的全面成功。（撰稿人：范明皓）
