【案例】柳钢转炉钢包全程加盖降低吨钢生产成本措施分享
钢铁企业降低吨钢生产成本是提高竞争力的有效手段。减少钢包内可控的热损失，是降低生产成本、节约能耗的有效措施。通过在钢包加盖及相应的加揭盖装置，辐射热损失显著减少。钢包从转炉→炉外精炼→连铸→倒渣→热修平台整个使用循环周期都用钢包盖盖在钢包上，可显著减少热损失。然而由于各个工位原有设备不同，钢包全程加盖装置没有统一的结构形式，需要结合实际情况进行设计。既要保证各个工位的有序进行，又要尽量保证设备的通用性，方便维修，降低成本。柳钢转炉炼钢厂根据现有加揭盖装置，消化吸收，结合自身实际厂房结构以及各个工序设备情况，设计了钢包全程加盖装置。
设计方案选择
1.1 厂房布局
柳钢转炉厂共有3个炼钢作业区，年钢产量在1000万t以上。现以转炉炼钢一区为例，该厂房共有3座150t转炉，1座双工位LF/CAS精炼炉，1座双工位LF精炼炉，1座双工位RH精炼炉，3台连铸机。工位数量及对应的钢包盖装置套数，如表1所示。
钢包在每个工位之间是由行车吊运的，在厂房内的运行路线主要为以下几条：
转炉→连铸→倒渣→钢包倾翻台;
转炉→LF炉→连铸→倒渣→钢包倾翻台;
转炉→RH炉→连铸→倒渣→钢包倾翻台;
转炉→LF/CAS炉→倒渣→钢包倾翻台;
转炉→LF/RH炉→倒渣→钢包倾翻台。
行车吊运钢包到转炉、IF炉、LF/CAS炉、RH炉后，是由钢包车经轨道运送到指定位置。转炉和RH炉铁轨轨道方向平行，而LF炉、LF/CAS炉与转炉铁轨轨道方向垂直。
1.2 方案确定
目前，钢包全程加盖使用的加揭盖装置有很多，包括移动插齿式加揭盖装置、液压升降/伸缩式加揭盖装置、回转式加揭盖装置、悬挂移动式加揭盖装置等[4，5]。由于柳钢转炉和RH炉铁轨轨道方向与LF炉、LF/CAS炉铁轨轨道方向垂直，加上厂房空间等因素，上述的加揭盖装置不能实现一种装置在所有工位的使用。方案设计主要考虑设备使用可靠，同时尽可能实现设备统一，降低维修工作量，提高设备使用率，降低成本。因此，转炉和RH炉采用卷扬升降式的装置，而LF炉和LF/CAS炉采用卷扬升降横移式的装置，最大化实现设备的统一性。
钢包全程加盖装置设计
钢包全程加盖装置主要设备包括：钢包盖、加揭盖机以及其他辅助设备，装置的设计直接影响钢包全程加盖系统的运行效果。设计以保证运行效率、设备尽量统一为原则。
2.1 钢包盖设计
钢包盖是钢包加盖装置的重要部件，钢包盖与钢包连接形式经实际试验后，选择采用U形连接方式。通过钢包盖在整个钢包运转过程的受力分析，优化U形的结构，如图1所示。
图1 钢包盖
在钢包盖内侧浇筑140mm的耐火材料，达到保温效果同时保护钢包盖结构不受高温影响严重变形。在钢包盖预留相应的观察孔、引流砂孔位置，保证加盖后不需揭盖完成原有的工序。同时钢包盖上还设计有3个挂耳，加揭盖机的挂钩与挂耳配合，完成加盖、揭盖动作。由于出现异常情况需采用备用吊具吊走钢包盖，影响生产节奏。在钢包盖重心位置设计有备用挂耳，备用挂耳处于钢包盖的重心延长线处，且备用挂耳有光滑圆弧导向段，如图2所示。该备用挂耳具有自动对中功能，吊运过程钢包盖也不会严重倾斜，同时省去专用离线吊具。
2.2 提升装置设计
目前提升装置有插齿式、移动插齿式、液压升降/伸缩式、回转式、悬挂移动式等。运用较多的提升装置主要是固定插齿式、移动插齿式，该结构加盖、揭盖快捷，但存在较大的撞击对设备寿命影响较大，占用空间较大。柳钢转炉和RH炉铁轨轨道方向与LF炉、LF/CAS炉铁轨轨道方向垂直，上述结构方式只能满足部分工序的要求，因此需要不同的提升装置设备，不符合尽量采用统一的设备装置的原则。结合柳钢转炉炼钢厂厂房结构特点，转炉和RH炉采用卷扬升降式钢包加揭盖装置，LF炉液压横移卷扬升降式钢包加揭盖装置。该方案只是在LF炉增加了液压横移结构装置，其他部分装置为统一的结构装置。
（1）转炉和RH炉卷扬升降式钢包加揭盖装置
转炉和RH炉的钢包加揭盖装置只需完成升降的加盖揭盖动作。设计采用卷扬方式，三相异步电动机作为动力源，电机正反转即可实现上升下降的动作。包盖设计采用了3个挂耳的方式，因此卷扬的卷筒需要同时实现3根钢丝绳的收放，保证加盖揭盖的稳定性和同步性。需要特别设计卷扬的卷筒，达到上述的要求。设计的卷扬升降式钢包加揭盖装置如图3所示。从图3可知，卷扬将吊架的挂钩停在合适的位置时，钢包车前进或后退即可完成吊架挂钩与钢包盖挂耳的进钩与脱钩。
图3 卷扬升降式钢包加揭盖装置
（2）LF炉液压横移卷扬升降式钢包加揭盖装置
由于柳钢转炉和RH炉铁轨轨道方向与LF炉、LF/CAS炉铁轨轨道方向垂直，LF炉仅采用卷扬升降式钢包加揭盖不能实现加揭盖，需要在与导轨垂直的方向加一个横移的动作。设计采用横移小车装置，用液压作为动力源，液压缸的伸缩即可实现横移小车的前进和后退，因此只需要将原有的卷扬升降式钢包加揭盖装置安装在横移小车上。液压横移卷扬升降式钢包加揭盖装置如图4所示。从图4可知，卷扬将吊架的挂钩停在合适的位置时，同时钢包车也要停到合适位置。此时需要由液压缸控制整个横移小车前进或后退即可完成吊架挂钩与钢包盖挂耳的进钩与脱钩。
实施效果
柳钢钢包全程加盖实施是在没有影响原有生产的情况下，严密规划各个实施步骤。项目实施从3个转炉开始进行卷扬升降式钢包加揭盖装置的安装，实现转炉到连铸直上的工序，初步实现第一阶段的工作，取得较好降温效果。在此基础上，2个RH炉开始进行卷扬升降式钢包加揭盖装置的安装，实现转炉—RH炉—连铸的工序。最后完成2个LF炉，2个LF/CAS炉液压横移卷扬升降式钢包加揭盖装置安装，实现转炉—LF炉—连铸、转炉—LF/CAS炉—连铸、转炉—LF/RH炉—连铸的工序。通过钢包全程加盖项目实施前后数据采集对比，分析钢包全程加盖的可行性。在出钢过程中，相同条件下仅通过钢包加盖保温，钢水出钢温降平均减小8.3℃，降温效果明显。在转炉炼钢一区取得不错的降温效果，立刻在转炉炼钢二区、三区进行了相应的钢包全程加盖项目的实施。目前钢包全程加盖项目已全部完成，并达到较好的降温效果。
结 论
柳钢转炉炼钢厂有计划地进行了钢包全程加盖项目的实施。根据转炉炼钢厂一区厂房的实际情况，设计钢包全程加盖装置。特别是在转炉和RH炉采用卷扬升降式钢包加揭盖装置，在LF炉采用横移卷扬升降式钢包加揭盖装置。取得较好的效果后，推广到其他区域，目前钢包全程加盖项目运行良好，降温效果明显，大大降低了整个冶炼过程的生产成本，同时改善冶炼环境。
作者：王会超、黄光永