铁水运输方式的适应性分析

铁水运输方式的适应性分析

1铁水运输工业场地规划的总图布置总体规划布局形状是指以不同相对位置为构成的总体布局形式，即不同的总平面布局形式。它是由螺钉、精炼和研磨造成的。随着上世纪60年代连铸机的诞生,炼钢与轧钢车间取消铁路和模铸车间,炼钢、连铸、轧钢车间均已联合布置;加之地下辊道输送技术,解决了板坯至不同轧钢车间的运输问题,使得炼钢和轧钢车间的总图布置方式趋于固定化和程式化,此时凸显出炼铁与炼钢之间的铁水运输方式是影响总图布置乃至全厂的总图布置模式的关键,因此有必要在铁水运输方式上进行梳理和研究,利用新工艺,科学合理的布置炼铁与炼钢车间,有效缩短炼铁与炼钢之间的距离,必将对钢铁厂总图布置和节约用地是一重大革新。我国工业建设的经验和生产实践表明,企业的规划和平面布置对企业的建设和生产管理有着非常重大的影响。在工业场地规划中,总平面布置模式的确定和选择对企业的建设、生产、产品成本以及企业的发展都有很大影响。特别是在节约用地、保证生产、运输合理等方面,选择和确定合理的总平面布置形式,即选择和确定合理的铁水运输方式,更有重要作用。2目前，国内外钢铁公司的铁水运输至今国内外钢厂的铁水运输方式有三大类:铁路方式、起重机+过跨车方式、专用道路(汽车)方式。2.1铁水运输企业在我国我国建立一个广泛、稳定、应用、适合较长的、适合较长铁路方式运输铁水是目前国内外绝大多数钢铁厂所采用的方式,随着钢铁厂诞生就存在,具有历史长、技术成熟、安全可靠、普遍应用、适合较长距离运输铁水(老厂改造和多个炼铁炼钢厂铁水互调的企业)等特点。2.1.1铁路运输方式1)平行式:即炼铁至炼钢的铁路中心线平行于厂房柱列线。布置详见图1和图2。2)垂直式:即炼铁至炼钢的铁路中心线垂直于厂房柱列线。布置详见图3。3)转角式:即炼铁至炼钢的铁路中心线在布置时成一定角度。布置详见图4~图6。历史上的“人”字形布置亦是其中的一种。4)牵引式:即炼铁至炼钢的铁水罐(混铁车)是通过牵引的方式进入炼钢车间。布置详见附图7和附图8。几种模式(形式)适用条件、特点详见表1。总之,铁路运输方式是国内外钢铁企业广泛采用的运输方式。具有牵引力大,一次能牵引(或推送)高炉出铁量所配置的多台专用铁路车辆;运输作业安全、可靠、及时、正点;能适应各级炉容的高炉生产的热铁水运输,并能紧密配合钢铁生产工艺要求的物流环节;铁路轨道结构,专用铁路车辆与机车等运输设施、设备配套齐全,成熟可靠;已建立一整套有效、严密、完整的铁路设计和运输调度、通讯及其运输管理规范和规章制度,铁路维护和运输操作已规范化、制度化;已培养和造就了一大批掌握并积累了极其丰富的设计技术和运输操作管理经验技术队伍。铁路运输方式,虽具有较多优点,但由于其运输操作作业的固有特点,存在着铁路线路使用功能及其运输操作作业过程固定;需铺设铁路线路多;铁路车辆作业灵活性较差;用地多;运输操作过程中累计运行里程长等缺点。2.1.2采取分两跨进入方案炼钢倒罐站的布置形式有两种:“串列式”和“并列式”。1)串列式:即铁路线路与炼钢车间柱列线平行。串列式,进入倒罐站的铁路线路较长,倒罐站内一条铁路线上具有2辆~3辆铁水罐(混铁车)倒铁工位,作业方式灵活,生产顺畅、便捷。此种倒罐站布置形式如图3、图6、图7、图8。但是当炼钢厂规模在1000×104t/a左右时,由于铁水量大,转炉数量大于3座,若从炼钢车间一跨进入,考虑到铁路生产调度组织和吊车作业难度,需采用分两跨进入的布置方式进行缓解。此种倒罐站布置形式如图1。此种方案存在的不足在于:转炉分跨布置带来主厂房面积大,总图占地大;转炉系统设备相互补充和备用性差,转炉设备数可能要增加;铁水和废钢物流分别集中在车间一端进入,炼钢车间内生产调度组织难度相对较大。一跨和两跨进入炼钢车间的适用条件详见表2。2)并列式:即铁路线路与炼钢车间柱列线垂直。并列式便于实现铁水从炼钢车间中间进入向两边分散,避免了大规模的铁水集中从一侧进入车间所带来的不利,适用于生产规模较大、转炉座数较多的情况;当炼钢车间生产规模适中(<800×104t/a),转炉座数较少(≯3座)时,此种方式,倒罐站亦可以布置在炼钢车间端部。但并列式由于倒坑与进入倒罐站的铁路平行,每条股道上只有一个有效的倒铁工位,所需线路股道数需增多(3股~6股);倒罐作业的灵活性相对于“串列式”而言较差。此种倒罐站布置形式如图2。综上所述,铁路线路平行进炼钢车间(串列式)或是铁路线路垂直进炼钢车间(并列式)无绝对的优劣之分。需综合考虑用地特点(形状、面积)、生产规模、全厂总平面布置形式、生产产品特点(转炉冶炼要求)等因素进行综合考虑,因地制宜采用合适的倒罐站的布置形式。2.1.3铁水罐的运输方式“一罐制”铁水供应方式就是近年来涌现出的一种新的铁钢界面技术,是总图运输、冶金工艺流程优化的新技术,该技术取消了传统的混铁车(高炉铁水罐)进行倒罐兑铁的中间过程,直接采用炼钢铁水罐运输铁水,将高炉铁水的承接、运输、缓冲贮存、铁水预处理、转炉兑铁、容器快速周转及铁水保温等功能集为一体的新工艺技术。“一罐制”工艺具有缩短工艺流程、简化生产作业环节、总图布置紧凑、物流短捷、减少铁水温降、烟尘排放量少等优点,能有效地减少车间占地、降低生产运行成本、减少环境污染,符合现在提倡的低碳经济,对企业来讲具有一定的吸引力,国内外一些新建的大中小型钢铁厂也正在积极地试图尝试各种型式的“一罐制”新工艺。早在上世纪70年代,日本京滨钢厂就率先采用200t大容量铁水罐采用铁路运输,近年又改为300t铁水罐用铁路运输的方式实现了铁水运输“一罐制”。近年来,国内钢铁企业在“一罐制”工艺方面发展比较快,目前,多座正在设计和已投产的大中型钢铁厂采用了“一罐制”工艺,如张家港某钢厂3×2500m3高炉配180t转炉炼钢、京唐某钢厂2×5500m3高炉配300t转炉、朝阳某钢厂2600m3高炉配120t转炉等均采用了铁路运输方式的“一罐制”。目前铁路方式实现“一罐制”在总图布置上有两种方式:串列式(铁路线路,即耳轴方向与炼钢车间柱列线平行)和并列式(铁路线路,即耳轴方向与炼钢车间柱列线垂直,在炼钢车间内铁路端部增加转向装置)1)串列式:即铁路线路(同耳轴方向)与炼钢车间柱列线平行,铁水罐进入炼钢车间后,吊车直接就可以调运。此种方式一般应用于炼钢车间生产规模适中(<800×104t/a),转炉座数较少(≤3座)时,布置详见图1、图5、图6,其中图1和图6铁水进入炼钢车间的跨间是按照非一罐制方式布置的,若要实现一罐制,铁水进入炼钢车间的跨间由脱硫跨调至加料跨或专用的铁水接受跨。若炼钢车间生产规模大(~1000×104t/a),转炉座数多(4座~5座)时,为了实现铁水从中间进入炼钢,可将铁水预处理单独成跨布置在炼钢厂中间与主车间成90°,在铁水接受跨间的3条过跨线平板车上增加铁水罐转向装置,在运输过程中实现转向。总图布置详见图3,其中图3铁水进入炼钢车间的跨间是按照非一罐制方式布置的,若要实现一罐制,铁水进入炼钢车间的跨间由脱硫跨调至铁水接受跨。调整后的局部布置详见图9。2)并列式:即铁路线路(同耳轴方向)与炼钢车间柱列线垂直,在炼钢车间内铁路端部增加转向装置。此种方式增加转向装置有两种设置方式:单独铁水罐转向和平板车及铁水罐整体转向的转盘装置。前者省地,但每辆运输铁水罐的平板车都需要安装转向装置,投资较高,同时国内外此项转向设备技术与制造还不成熟,造价较高;后者只在炼钢车间内铁路端部增加转盘,套数少(一般3套~6套),同时技术也成熟,国内在攀枝花某钢厂有长期的应用实例,但其占地大(一般为12m~20m的圆,根据运输铁水罐的平板车大小定)。此种方式实现一罐制目前由于其存在的不足,在国内外暂时还没有应用的实例。2.2铁厂新型运输铁水起重机+过跨车方式是近几年在国内钢铁厂采用的新型运输铁水方式,其取消了常规的铁路线路和铁路运输设备,具有节约用地、布局紧凑、一罐到底等特点。2.2.1起重机+过跨车方式起重机+过跨车方式运输铁水基本模式(形式)有两种:两座高炉、一次转运方式和多座高炉、两次转运方式。1)两座高炉、一次转运方式:高炉直接采用转炉铁水罐受铁,高炉出铁场共设置宽轨铁水线(同炼钢车间过跨线),高炉铁水由高炉出铁场下的铁水罐车从加料跨两侧铁水线直接运至炼钢厂加料跨,高炉铁水进入炼钢加料跨后直接由起重机吊运至脱硫工位进行脱硫处理,铁水空罐沿上述流程返回至高炉。国内在新余某钢厂所采用,目前已经投产,据钢厂反映生产基本顺畅。布置形式详见图10和图11。2)多座高炉、两次转运方式:高炉直接采用转炉铁水罐受铁,高炉出铁场共设置宽轨铁水线(同炼钢车间过跨线),高炉铁水通过设置在出铁场下的铁水线将铁水重罐送入铁水转运跨。之后用铁水转运跨的车间起重机将铁水罐吊至铁水脱硫装置进行脱硫处理,脱硫处理完后的铁水再通过车间起重机吊至铁水过跨线,通过过跨线将铁水送入炼钢车间。铁水空罐沿上述流程返回至高炉。国内在重庆某钢厂和西昌某钢厂所采用,目前重庆某钢厂一期已经投产,西昌某钢厂一期正在建设。布置形式详见图12。两种模式(形式)适用条件、特点详见表3。总之,起重机+过跨车方式具有如下特点:将车间之间的外部特种货物运输改变为车间内部运输;机械运输设备动力能源由汽柴油改变为廉价的电力,自动化操作程度高;有条件把炼铁、炼钢冶炼工艺有机组合,形成相互制约,又互为条件的工艺(物流)生产关系;高炉与炼钢车间适宜2座高炉对应1座炼钢厂并形成“品”字形布置的典型模式。起重机+过跨车方式,具有布置紧凑、用地省、铁水运距十分短捷、运营成本低的优点。但存在着运输过程中转环节多,各环节间有机配合的相互制约多,是影响有规律、有节奏生产的关键。炼铁、炼钢冶炼中偶尔出现生产的不均衡性,有可能发生不能及时取重(空)配空(重)的运输作业,影响生产。由于受综合机械运输设施连接布置的制约,限制了总平面布置模式的多样性;虽“品”字型总平面布置是最佳模式,可以实施分期建设,形成最终规模的总体布局;但生产规模进一步发展时,该方式存在适应性较差,布置难度较大的缺点。2.3铁水罐车辆运输方式专用道路(汽车)方式是在国内外配有小、中型高炉的钢铁厂较普遍采用的运输铁水方式,其取消了常规的铁路线路、铁路运输设备、维修设施和起重机+过跨车方式中车间内起重机、过跨车,具有节约用地、布局紧凑、布置灵活、一罐到底等特点。专用道路(汽车)方式运输铁水具有如下特点和不足:1)一辆牵引车一次只牵引一辆热铁水罐挂车;2)专用汽车热铁水罐运输最适于多座小容积高炉和二处以上的电炉炼钢厂,便于满足炼钢、炼铁过程中的取重(空)送空(重)运输作业,减少运输过程中的等待时间和车辆调度上的不均衡性;3)专用道路(汽车)方式,具有运输调度和运行操作灵活;不受轨道和场地宽窄的制约;运行过程中折返和迂回运输作业少,运距相对短捷。只要设置专用道路,并装备完善的道路交通信号和严格的交通管理,热铁水罐车运输是安全可靠的;4)由于受牵引车和挂车成一对一的限制,存在着运输作业次数多;专用牵引汽车设备多、价格高,一次性投资大;设备维修量大;驾乘人员多等缺点。只要解决牵引车与铁水罐挂车连接自动挂、脱设备的专利技术,上述缺点就能改善和克服。专用道路运输方式才能更有市场竞争力