袁天祥, 刘延强, 安泽秋, 杨春政
以冶金流程工程学为指导,首钢京唐公司构建了一期炼钢“2-1-2”与二期炼钢“1-1-2+1”的差异化生产流程体系。在炼铁-炼钢界面,遵循“层流化”管控理念,制定了“1号与2号高炉对一期炼钢厂、3号高炉对二期炼钢厂”的层流管控铁水分配原则。在炼钢工序,形成了以汽车板、镀锡板为代表的高端冷轧产品,以车轮钢、管线钢为代表的热轧带钢,以9Ni钢为代表的中厚板产品及多模式全连续铸轧生产线等多品种的层流式专线化生产模式。本文系统分析了该生产模式的工艺流程现状,并结合订单结构复杂性、周期匹配性差等问题提出了一系列优化措施。在炼铁-炼钢界面,实现物质流层流化、高效协同运行,200 t和300 t铁水罐周转率分别提高至7次/d和5.2次/d,铁水温降降低至78 ℃,达到历史最好水平。机械搅拌法脱硫（Kambara reactor,KR）工序实现脱硫和扒渣自动控制,缩短脱硫周期5 min。在转炉工序,通过提高供氧强度、加大出钢口尺寸、缩短溅渣时间、优化溅渣层烧结时间等优化措施,冶炼周期由41 min降低至35 min。在钢水精炼工序,一期炼钢通过开发真空循环脱气法（Ruhrstahl Heraeus,RH）快速深度真空技术和碳含量精准预测控制模型,超低碳钢RH真空处理时间由29 min降低至20 min;二期炼钢通过优化钢包炉（ladle furnace,LF）精炼法炉软吹时间、建立动态合金加料模型、利用硅铁合金进行钙处理、开发硫负荷分配脱硫技术等措施,精炼工序冶炼周期缩短5 min。在连铸工序,通过优化工艺、提高设备功能精度及提升自动化水平等措施,一期炼钢铸机通钢量达到7.01 t/min,平均浇铸周期降低至43 min;二期炼钢中厚板铸机单流通钢量最大提升到4.7 t/min,薄板坯连铸连轧铸机最高拉速达到6.0 m/min。通过实践应用,实现了生产效率、产品质量的显著提升及能耗与成本的持续降低。一期炼钢层流比例达到了60%以上,最高达到了73.8%;二期炼钢中厚板产线层流化比例达到55%以上,最高达到了59.1%,薄板坯连铸连轧产线层流化比例达到了98%以上。一期与二期炼钢转炉出钢温度分别由1 676 ℃降低至1 649 ℃、1 658 ℃降低至1 619 ℃。工序过程控制水平稳定性提升,铸机-3~3 mm结晶器液位波动合格率（板坯）由47.8%升高至75%以上,O5板板坯命中率提升了20%,中厚板探伤合格率提升至99.7%。层流化运行助力炼钢工序成本逐步降低,一期炼钢、二期炼钢中厚板和薄板坯连铸连轧产线成本较2019年（二期炼钢投产）分别降低了26%、27%和46%。同时,对于订单复杂性增加、铁水温度波动及炉机匹配差等问题,从全流程智能协同、界面精细化管控2个方面提出了下一步优化方向,可为钢铁制造流程实施层流专线化生产机制提供实践参考。
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