典型流程区段炼铁炼钢界面的比较优势研究

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.025 第27卷第6期 北京科技大学学报 Vol.27 No.6 2005年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2005 典型流程区段炼铁炼钢界面的比较优势研究 邱剑田乃媛 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要运用系统科学还原论和整体论的研究方法，从时间、温度、流量、生产组织、铁水预处 理效果、能耗、环境污染等方面分析了六种典型流程区段炼铁炼钢界面技术特点.可以看出 六种不同流程区段炼铁炼钢界面各自的比较优势，铁水预处理“三脱”只适合大高炉一大转 炉流程区段，其中含转炉脱磷技术的流程更具有优势，指出取消混铁炉、采用铁水包功能多 样化和“一包到底”是高炉一转炉界面发展的方向。 关键词钢铁冶金过程工程：生产流程：比较优势：过程优化 分类号TF087:F203 炼铁炼钢界面指钢铁生产流程中高炉和转 还原论相结合的研究方法， 炉之间的衔接缓冲面，包括物质流（如流量、成 分等)、能量流、温度、时间等基本参数的衔接、匹 1六种典型高炉一转炉界面模式 配、协调、稳定，也包括工序、装置、容量、输送设 的还原论解析研究 备、运输路线、调度管理等多方面内容.流程比较 优势是指特定生产流程所需要投入的装置和技 纵观150多年钢铁企业的生产工艺流程的发 术的组合与在生产经营活动中所涌现的秉赋结 展过程，可以概括为从简单到复杂，再从复杂到 构和生产流程能达到的指标是否匹配，如果二者 简单的过程.在连铸（凝固）工序之前，生产工序 具有一致性，则符合比较优势，反之则是比较劣 呈不断解析一优化的趋势，虽然工序越分越 势.从经济学角度看，比较优势涉及到钢铁行业 细、工序数目看似越来越多，而其实质却是另一 的生产要素，传统钢铁企业的基本生产要素，诸 种类型的简化，即单体工序功能集合的简化.铁 如地理位置、劳动力、原燃料储存量等，对企业竞 水“三脱”预处理和钢的二次治金工艺的出现使 争力有很大影响.但随着科技的发展，高级生产 得包括转炉在内的各工序的功能日益简化集中， 要素的重要性与日俱增，它包括生产流程结构、 在这种从复杂到简单的演变历程中，来研究比较 设备技术、高科技人才等. 不同高炉一转炉生产流程区段之间诸目标群定 钢铁工业技术进步的指标是一系列的目标 量关系. 群，包括成本、生产总时间或生产的周期时间、总 高炉一转炉界面模式从历史演变来看，有很 产量、人时劳动生产率、能耗、品种、质量、过程排 多种模式，而我国现阶段钢铁企业高炉一转炉界 放（物质、能量）等" 面选择的模式主要有以下六种： 长期以来，研究冶金学科、金属材料学科的 (1)高炉出铁一受铁罐一火车输送（等待）一 方法主要是还原论方法，它主要适用于单体工序 铁水倒入混铁炉一混铁炉出铁一兑铁包一天车 (装置)层面的研究，而对于复杂的、集成的流程 输送一转炉.这种模式的流程区段以下简称流程 问题，在这一较高层次上更需要整体论方法，当 区段1，如济钢小高炉小转炉流程区段. 然并不否定还原论方法.因此在研究炼铁炼钢 (2)高炉出铁一铁水包一汽车运输到转炉车 界面流程区段的比较优势时，这里采用整体论和 间（等待一天车起吊输送一转炉，这种模式的流 收稿日期：2004-11-10修回日期：200503-20 程区段以下简称流程区段2，如沙钢小高炉一小 基金项目：国家经贸委资助课题No.01bk099-01) 转炉“一包到底”流程区段 作者简介：邱剑(1971一)，男，博士研究生 (3)高炉出铁开始一鱼雷罐一火车输送（等

第 7 卷 第 ` 期 2 5 年 1 月 20 0 2 北 京 科 技 大 学 学 报 O J u rn a l o U f 加e 招 n iy t o s f e i e e e a n n d e T e h o n e l gy B e i j i g n 7 O V b L 2 N 一 6 伙 D 。 5 2 0 0 典型流程 区段炼铁炼钢界面的 比较优势研究 邱 剑 田 乃 媛 北 京科技 大学冶 金与 生态工 程学 院 , 北京 10 0 0 83 摘 要 运 用系统科 学还 原论 和整体 论 的研 究 方法 , 从时 间 、 温度 、 流 量 、 生产 组织 、 铁水 预 处 理效 果 、 能耗 、 环 境污染等 方 面分析 了六种 典 型流程 区段 炼铁 炼钢 界面 技术特 点 . 可 以看 出 六 种 不同流 程 区段 炼铁 炼钢 界面 各 自的 比较 优势 , 铁 水预 处理 “ 三脱 ” 只 适合 大高 炉一大转 炉 流程 区段 , 其 中含转 炉脱 磷技 术的流 程更 具有 优势 . 指 出取 消混铁 炉 、 采 用铁 水 包功 能 多 样 化和 “ 一包 到底 ” 是 高炉 一转 炉 界面发展 的方 向 . 关键 词 钢 铁 冶金过 程 工程 ; 生 产流 程 ; 比 较优 势 ; 过程 优 化 分类 号 吓 0 87 : F 2 0 3 炼 铁 炼 钢 界 面 指 钢铁 生产 流 程 中 高 炉和 转 炉 之 间 的衔 接 缓 冲面 〔, , , 包括 物质 流 ( 如流 量 、 成 分 等 ) 、 能量 流 、 温 度 、 时 间等 基本 参数 的衔 接 、 匹 配 、 协 调 、 稳 定 , 也 包 括工 序 、 装 置 、 容 量 、 输 送 设 备 、 运输路 线 、 调度 管理 等 多方面 内容 . 流程 比较 优 势 是指特 定 生 产 流程 所需 要投 入 的 装 置和 技 术 的 组合 与 在 生产 经 营 活 动 中所 涌 现 的秉 赋 结 构和 生产 流程 能达 到 的指标 是否 匹配 , 如 果二 者 具有 一致 性 , 则 符 合 比较优 势 , 反之 则 是 比 较劣 势 . 从经 济 学角 度 看 , 比 较优 势涉 及 到钢 铁行 业 的生产 要素 . 传 统钢 铁企 业 的基 本 生产 要素 , 诸 如地 理位 置 、 劳动 力 、 原燃料 储存 量等 , 对 企业 竞 争 力有 很 大 影响 . 但 随着科 技 的发 展 , 高级 生产 要 素 的重 要性 与 日俱 增 , 它 包 括生 产 流程 结构 、 设备 技术 、 高科技 人才 等 . 钢 铁 工 业 技 术 进 步 的 指标 是 一 系 列 的 目标 群 , 包 括成 本 、 生产 总 时间或 生产 的周期 时间 、 总 产量 、 人 时劳 动生产 率 、 能耗 、 品种 、 质量 、 过程 排 放 (物 质 、 能量 )等 `1] . 长期 以来 , 研 究冶 金 学科 、 金 属 材料 学科 的 方法 主要 是还 原 论方 法 , 它主 要适用 于单 体 工序 (装置 ) 层 面 的研究 , 而 对 于复 杂 的 、 集 成 的流程 问题 , 在这 一较 高层 次上 更 需要整 体 论 方法 , 当 然 并 不否 定还 原 论 方法 【2] . 因此在 研究炼铁炼 钢 界 面流程 区 段 的 比较 优势 时 , 这里采 用 整体 论和 收稿 日期 : 2X() 今1 一 10 修 回 日期 : 2 0 5刁3刁O 荃金 项 目 : 国家经贸委资助 课题困.o ol b k . 0 9 9一 l) 作者 简介 : 邱剑 ( 1 97 1一) , 男 , 博士研究生 还 原 论相 结合 的研 究方 法 . 1 六 种 典 型 高炉一转 炉 界 面 模 式 的 还原 论 解析研究 纵观 150 多年钢 铁企 业 的生产 工 艺流程 的发 展 过程 , 可 以概 括 为从 简单 到 复 杂 , 再 从复 杂 到 简单 的过程 . 在连 铸 (凝 固 ) 工序 之 前 , 生产 工序 呈不 断 解 析— 优 化 的趋 势 , 虽 然 工序越 分 越 细 、 工序 数 目看 似越 来 越 多 , 而 其 实质 却 是另 一 种类 型 的 简化 , 即单 体 工序 功 能集 合 的简化 . 铁 水 “ 三 脱 ” 预 处 理和 钢 的二 次 冶金 工 艺 的 出现 使 得 包括 转炉 在 内的各 工序 的功 能 日益 简化集 中 . 在 这种 从复 杂到 简单 的演 变历 程 中 , 来研 究 比 较 不 同 高炉 一转 炉 生产 流程 区 段 之 间诸 目标 群 定 量关 系 . 高 炉一转炉 界 面模 式从 历 史演变 来 看 , 有 很 多种 模式 , 而我 国现 阶段钢 铁 企业 高炉一转 炉界 面选 择 的模 式主 要 有 以下 六种 : ( l) 高 炉 出铁一受 铁 罐一火 车输 送 ( 等 待 )一 铁 水 倒入 混 铁 炉一混 铁 炉 出铁一兑 铁 包一 天车 输送一转炉 . 这种模式 的流 程 区段 以下 简称流 程 区 段 1 , 如 济钢 小 高炉 小 转炉 流程 区 段 . (2 ) 高炉 出铁一铁 水 包一汽 车运 输 到转 炉车 间 (等待 )一天 车起 吊输送 一转 炉 . 这 种模 式 的流 程 区段 以下 简称流 程 区段 2 , 如沙 钢 小 高炉一 小 转炉 “ 一包 到底 ” 流程 区段 . (3 ) 高炉 出铁 开始 一鱼 雷罐一 火车 输送 ( 等 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2005. 06. 025

VoL27 No.6 邱剑等：典型流程区段炼铁炼钢界面的比较优势研究 ·741 待)一兑罐站（兑铁）一兑铁包一天车输送一兑铁 最低库存量都较大，而且铁水在炉内的1山平均 包脱硫一扒渣一天车输送-一转炉.这种模式的流 等待时间里，容易出现铁水回硫现象，如济钢混 程区段以下简称流程区段3，如首钢大高炉一大 铁炉的平均回硫达0.005%. 转炉铁水包脱硫流程区段， (3)从高炉一转炉流程区段时间一温度关系 (4)高炉出铁一鱼雷罐一火车输送（等待）一 图1可以看出，小高炉一混铁炉一小转炉的匹配 鱼雷罐脱疏一兑罐站（兑铁）一兑铁包一天车输 流程区段中，空冷温降大，从高炉出铁开始到出 送一扒渣站扒渣一天车输送一转炉，这种模式的 铁结束，空冷的时间较长，铁水温度平均损失 流程区段以下简称流程区段4，如首钢大高炉一 65.4℃，铁水从铁水罐倒入混铁炉时空冷温降平 大转炉鱼雷罐脱硫流程区段， 均速率2.99℃·min',从混铁炉倒入到兑铁包时 (5)高炉出铁一铁水沟脱硅一鱼雷罐一扒渣 空冷温降平均速率2.65℃·min'. 一火车输送（等待）一鱼雷罐内脱硅微调、同时脱 (4)小高炉出铁量小，因而与小高炉匹配的铁 硫磷一鱼雷罐扒渣一火车瑜送（等待）一兑罐站 水装载运输容器小，在铁水运输等待过程中，温 (兑铁)一铁水包一天车输送一铁水包扒渣一天 降速度大，因此这种炼铁炼钢界面模式能量损 车输送一转炉，这种模式的流程区段以下简称流 失大 程区段5，如宝钢二炼钢方向铁水沟脱硅一鱼雷 (5)铁水罐的周转时间短，每天的周转率7.5 罐同时脱硫脱磷流程区段， 次，每个小高炉配备的铁水罐数仅需4个，运输 (6)高炉出铁一铁水沟脱硅一鱼雷罐一扒渣 过程的铁水库存量非常小，但铁水在混铁炉内停 一鱼雷罐脱硫一火车输送（等待）一兑罐站（兑铁） 留的时间长，库存量大，铁水从高炉出铁到兑入 一铁水包一天车输送一转炉预处理脱磷一倒入 转炉的流程区段中平均滞留时间203mi血，平均温 兑铁包（转炉挡渣）一天车输送一兑入脱碳转炉. 降160.3℃. 这种模式的流程区段以下简称流程区段6，如宝 (6)流程中增加混铁炉设备，使设备投资成本 钢一炼钢方向铁水沟脱硅一鱼雷罐脱硫一转炉 和设备运转成本都增大，流程中铁水倒包到混铁 脱磷流程区段. 炉时增加了天车工作负荷.铁水从铁水罐倒入混 1.1济钢小高炉一混铁炉-一小转炉流程解析 铁炉尤其是顶开口式混铁炉时环境污染较大， 济钢不包含铁水预处理的小高炉一混铁炉 (⑦)小高炉与小转炉匹配的模式，单体设备投 一小转炉炼铁炼钢界面模式（流程区段1）有如下 资小，但产量低，能耗较大，如果需要增加产量， 特点： 则需建多座小高炉，与产量的一座大高炉相比， (1)济钢的炼铁炼钢界面模式有混铁炉，小高 有很多缺点：总投资资金量更大，重复性操作多， 炉铁水成分波动大且每次出铁的量少，且出铁量 生产组织复杂，人力资源消耗大，能耗大，总成本 波动大，因此流程区段中配备混铁炉设备，均匀 增加，环境污染加大， 温度和成分的作用比较明显，同时具有保温效 1550 流程区段1 果，因此配备混铁炉具有某种程度的合理性，铁 1500 ◆流程区段2 水在炼铁一炼钢运输过程中以它为中转站，前后 ★流程区段3 1450 。流程区段4 调度分别是独立的，不存在铁钢对应问题，使得 1400 ◆一流程区段5 调度简单化. 流程区段6 1350 (2)混铁炉有如下缺点：①包含混铁炉的流程 羽 Dp 1300 区段需要燃料（煤气、天然气或油）燃烧加热保 1250 温，能源消耗较大：②整个流程区段过程多出两 1200 次兑铁水，因而增加了两次“空冷”，调研发现，每 1150L 次“空冷”铁水温度降低多达2030℃，对流程区 0 50100 150200250 300 段来说这个损失很大；③往混铁炉兑铁水时空气 时间min 图1六种典型流程区酸的实例比较一高炉一转炉流程区段 污染大，利用二次除尘设备进行除尘不仅投资 的时间、温度关系 大，而且很难达到良好的除尘效果，该装置不符 Fig.1 Comparison of the six typical process sections-the relations 合环境保护的要求：④根据混铁炉的设计，炉内 of time with temperature in the process from BF to BOF

7 o V b L2 N . 邱剑等 6 : 典 型流 程 区段 炼铁炼 钢 界面 的 比较优 势研 究 待)一 兑罐 站 兑铁 )一兑铁 包一 天车 输送一兑 铁 ( 包脱 硫一扒渣 一天车 输送一转 炉 . 这种 模 式 的流 程 区段 以下简 称 流程 区段 3 , 如 首钢 大 高炉一 大 转炉 铁 水包 脱硫 流 程 区段 (4 ) 高炉 出铁一鱼 雷罐 一火 车输 送 ( 等 待 )一 鱼雷 罐 脱硫 一兑罐 站 ( 兑铁 ) 一 兑铁 包一天 车 输 送一扒渣 站扒 渣一天 车输送 一转炉 . 这种模式 的 流程 区段 以下 简称 流 程 区 段 4 , 如 首钢 大 高炉一 大 转炉 鱼 雷罐 脱硫 流 程 区段 . (5 ) 高 炉 出铁一铁 水沟 脱 硅一鱼 雷 罐一扒 渣 一火车 输 送 (等待 )一鱼 雷罐 内脱硅 微 调 、 同 时脱 硫 磷一鱼 雷罐 扒渣 一火车 输 送 (等 待 ) 一 兑罐 站 (兑 铁 ) 一铁 水 包一 天车 输送 一铁 水 包扒 渣一 天 车输送一转 炉 . 这种模式 的流 程 区段 以下 简称 流 程 区 段 5 , 如宝 钢 二炼 钢 方 向铁 水沟 脱 硅一鱼 雷 罐 同时脱硫 脱磷 流程 区 段 . (6 ) 高 炉 出铁一铁 水 沟脱 硅一 鱼雷 罐一扒 渣 一鱼雷 罐 脱硫一火 车输 送 ( 等待 ) 一 兑罐 站 ( 兑铁 ) 一铁 水 包一天 车 输送一 转炉 预 处 理 脱 磷一倒 入 兑铁 包 ( 转炉 挡 渣 )一天车 输 送一 兑入脱 碳 转 炉 . 这种 模式 的流程 区段 以下 简称 流 程 区段 6 , 如宝 钢 一炼 钢 方 向铁 水 沟 脱 硅一鱼 雷 罐 脱 硫一 转 炉 脱磷 流程 区 段 . L l 济钢 小 高炉 一混铁 炉一小 转 炉 流程 解析 济钢 不 包 含铁 水 预 处 理 的 小 高炉一 混 铁 炉 一 小转 炉炼 铁 炼钢 界面 模 式(流 程 区段 l) 有如 下 特点 : ( l) 济钢 的 炼铁炼 钢 界面 模式 有混 铁炉 . 小高 炉 铁水 成分 波动 大且 每 次 出铁 的量少 , 且 出铁量 波动 大 , 因此 流程 区 段 中配 备混 铁 炉 设备 , 均匀 温度 和 成 分 的作 用 比较 明 显 , 同 时具 有 保温 效 果 , 因此 配备 混 铁炉 具 有某 种程 度 的 合理 性 . 铁 水在 炼铁一炼 钢运 输过 程 中 以它为 中转 站 , 前 后 调度 分别是 独 立 的 , 不存 在 铁钢 对 应 问题 , 使 得 调 度简 单化 . (2 )混铁 炉 有如 下缺 点 : ①包 含混 铁 炉的流 程 区段 需要 燃料 (煤气 、 天 然气 或 油) 燃 烧 加 热保 温 , 能源 消 耗较 大 ; ② 整 个 流程 区段 过程 多 出两 次兑 铁水 , 因而 增加 了两 次 “ 空冷 ” , 调研 发现 , 每 次 “ 空冷 ” 铁水 温 度 降低 多达 20 一 30 ℃ , 对 流 程 区 段 来说这 个损 失 很大 ; ③ 往 混铁 炉 兑铁 水 时空 气 污 染 大 , 利 用 二次 除 尘 设 备进 行 除尘 不 仅 投 资 大 , 而 且 很难 达 到 良好 的除 尘 效果 , 该装 置 不符 合环 境 保护 的要求 ; ④根 据 混铁 炉 的设计 , 炉 内 最 低 库存 量 都较 大 , 而且 铁 水在 炉 内的 l h 平均 等 待 时 间里 , 容 易 出现铁 水 回硫 现象 , 如济 钢 混 铁 炉 的平 均 回硫 达 .0 0 05 % . (3 ) 从 高 炉一转炉流 程 区 段 时间一温 度 关系 图 1 可 以看 出 , 小 高炉一 混铁 炉一小 转 炉 的匹 配 流 程 区段 中 , 空冷 温 降大 . 从 高炉 出铁 开始 到 出 铁 结 束 , 空冷 的 时 间较 长 , 铁 水温度 平 均 损 失 65 . 4 ℃ , 铁 水 从铁 水 罐 倒入 混 铁炉 时空 冷温 降平 均 速 率 .2 9 ℃ · m in 一 ` , 从 混 铁炉 倒 入 到 兑铁 包 时 空冷 温 降平 均 速率 .2 65 ℃ · ~ 一 , . (4 )小 高炉 出铁量 小 , 因而 与 小高 炉 匹配 的铁 水装 载运 输 容 器 小 , 在 铁水 运 输 等待 过程 中 , 温 降速 度 大 , 因 此 这种 炼铁 炼 钢 界 面模式 能量 损 失大 . (5) 铁 水 罐 的周 转 时 间短 , 每天 的 周转 率 .7 5 次 , 每 个 小高炉配 备 的铁水 罐 数仅需 4 个 . 运 输 过程 的铁 水 库存 量非 常小 , 但 铁 水在 混铁 炉 内停 留 的时 间 长 , 库 存 量大 , 铁 水从 高 炉 出铁 到 兑入 转炉 的流 程 区段 中平均 滞 留时 间 2 03 m in , 平 均温 降 160 . 3 ℃ . (6 ) 流 程 中增加 混铁 炉 设备 , 使 设备 投 资成本 和 设备 运转成 本都增大 , 流 程 中铁水倒 包 到混铁 炉 时增 加 了天 车工 作负荷 . 铁水 从铁 水 罐倒 入混 铁 炉 尤其 是顶 开 口 式 混铁 炉 时环 境 污染 较 大 . (7 )小 高炉与 小转 炉 匹配 的模式 , 单体 设备投 资小 , 但 产量 低 , 能 耗较 大 . 如 果 需要 增 加产 量 , 则需 建 多座 小 高 炉 , 与 产 量 的一座 大 高 炉相 比 , 有很 多缺 点 : 总投 资 资金 量更 大 , 重 复性操 作 多 , 生产 组织 复杂 , 人力 资源 消耗 大 , 能耗 大 , 总成 本 增 加 , 环 境污 染 加 大 . g 画 明 、 丫恤 飞 、 、 一卜 流程 区段 1 ~ 流程 区段 2 ~ 流程 区段 3 一 杏 t 流程 区 段 4 十 流程 区段 5 卜 流程 区段 6 5043502150 1 00 15 0 2 0 0 2 50 3 0 0 时间 /田访 图 1 六 种典型 流程 区段 的实 例 比较— 高炉一转炉流 程 区段 的时 间 、 温度 关系 R .g l C o m P a 山o n o f t血e , 妞 灯p ica l P or ces s . ce Uo n s一恤 e 茂al 咖 n s o f 6 m e 初th t e m P e ar tU 牌 1 . 比e p m e es s 如口 B F t o B O F

·742· 北京科技大学学报 2005年第6期 12沙钢小高炉一小转炉流程区段解析 到铁水时流量大，热量损失小， 和济钢比较，沙钢不包含铁水预处理的小高 (2)在高炉一转炉流程区段中铁水平均滞留 炉一小转炉流程的铁水包功能多样化和“一包到 时间为236.9min.流程区段时间较长的主要原因 底”炼铁炼钢界面模式（流程区段2）有如下特点： 是界面缓冲的铁水量多，运输等待缓冲时间长， (1)铁水包功能多样化和“一包到底”流程区 同时还包括预处理、扒渣等工序的等待时间， 段铁水从高炉到转炉的滞留时间最短，平均75 (3)流程区段中取消了混铁炉，这是一个长足 min,如图1中的曲线2所示，温降最低，平均 的进步，既节约了能源，降低了成本，也降低了环 107.8℃，能耗低，污柒少， 境污染 (2)铁水包功能多样化和“一包到底”流程区 (4)在生产调度组织过程中，这种模式比有混 段中铁水包的容量和转炉容量一一对应，生产组 铁炉的模式要复杂一些，铁水衔接要更紧凑一 织简单，易做到铁钢对应， 些，铁水更需要准时运输到各个工位点. (3)铁水包功能多样化和“一包到底”流程区 (5)该流程区段的缺点是鱼雷罐装载铁水的 段所使用的铁水包个数小，铁水包的周转率大， 重量不是铁水包需要的铁水重量的整数倍，需要 沙钢的铁水包周转率为8.37d. 兑铁.会出现一个鱼雷罐兑两个铁水包，也可能 (4)空包返回时快，再次受铁时等待的时间 是两个鱼雷罐兑一个铁水包，因此在倒罐站的这 短，包衬、包底表面温度高，减少了包内铁水温度 种铁水对应关系复杂，影响生产组织和铁水的衔 损失. 接匹配 (⑤)铁水包功能多样化和“一包到底”流程区 (6)流程区段中有100%铁水脱硫能力，有利 段中，铁水包可以在线储存，有一定的物质流缓 于转炉生产组织，同时铁水预处理脱疏对于生产 冲作用，但存储时间不能太长，否则铁水在包内 高质量的钢种提供了较低生产成本的工艺手段， 易结盖.相对混铁炉来说，在线铁水缓冲量少，因 (7)流程区段中铁水流量越大，生产节奏越 此要求单体冶炼操作稳定、故障率低，同时要求 快，铁水滞留的时间就会缩短，过程温降会更少， 生产管理更加严格、规范、协调. 同时快节奏还会节约鱼雷罐、铁水包的使用个 (6)沙钢铁水包功能多样化和“一包到底”流 数，减少设备费用. 程区段和济钢带有混铁炉的流程区段比较，铁水 首钢高炉至三炼钢包含鱼雷罐石灰基铁水 从高炉出铁到兑入转炉总时间少128mn,铁水包 预处理脱硫流程区段的炼铁炼钢界面模式（流程 周转时间少20min,铁水从高炉出铁到兑入转炉 区段4)有如下特点： 总温降少52.5℃，高炉出铁时的空包包底温度高 (1)鱼雷罐容积一般比较大，所以鱼雷罐脱硫 85.5℃，因此综合图1中曲线1和2看出沙钢铁水 可能比铁水包脱硫一次性处理量大.但鱼雷罐容 包功能多样化和“一包到底”界面模式明显优于 积很难和转炉公称容量一一对应，存在兑罐现 济钢含混铁炉的界面模式.可见取消混铁炉，采 象，增加了生产组织和调度的难度，同时铁钢对 用铁水包功能多样化和“一包到底”流程区段是 应也比较困难. 高炉一转炉界面发展的方向， (2)含鱼雷罐脱硫的高炉一转炉过程总时间 13首钢高炉一转炉流程区段解析 260.02min,比含兑铁包脱硫的过程总时间长，首 首钢高炉至二炼钢包含铁水包中镁基铁水 钢鱼雷罐脱硫总温降214.7℃，比兑铁包脱硫的 预处理脱硫流程区段的炼铁炼钢界面模式（流程 过程总温降也大，（图1中的曲线4）. 区段3)有如下特点： (3)鱼雷罐脱硫的流程区段如果不及时扒渣， (1)大高炉比小高炉的铁水温度高，首钢大高 容易出现回疏现象， 炉出铁温度平均为1489.9℃，比济钢小高炉的出 (4)鱼雷罐中脱疏时的流场不如铁水包中脱 铁温度平均高出67℃.铁水的全程温降183.6℃， 硫时的流场均匀、稳定， 其中镁基脱疏过程平均温降13.5℃.用鱼雷罐运 (5)鱼雷罐脱硫站是建在炼铁厂和炼钢厂之 输时，其保温效果好，运输等待过程温降较小，铁 间，因此车间平面布置占地面积大. 水在鱼雷罐中的温降速率为0.7℃·min.空冷温 (6)通过对比，可以看出首钢铁水包脱硫的模 降也小一些，因为鱼雷罐和铁水包的容积都大， 式明显优于鱼雷罐脱硫模式.因为前者鱼雷罐的

. , 月2 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 5 年 第 6 期 1.2 沙 钢小 高炉一小转 炉 流程 区段解 析 和 济钢 比较 , 沙钢 不 包含 铁水 预处 理 的小 高 炉 一小转炉 流 程 的铁 水包 功 能多样 化和 “ 一包 到 底 ” 炼铁 炼钢 界 面模 式 (流 程 区段 2) 有 如 下特 点 : ( l) 铁 水包 功 能 多样化 和 “ 一 包到 底 ” 流 程 区 段 铁水 从 高炉 到 转炉 的滞 留时 间最 短 , 平 均 75 m in , 如 图 1 中的 曲线 2 所 示 , 温 降最 低 , 平 均 10 .7 8 ℃ , 能耗 低 , 污 染 少 . (2 )铁 水 包 功能 多样 化和 “ 一包 到底 ” 流程 区 段 中铁水 包 的容量 和转 炉容 量一 一对 应 , 生产 组 织 简单 , 易做 到铁 钢对 应 . (3 )铁 水包 功 能 多样 化和 “ 一 包 到底 ” 流 程 区 段 所使用 的铁 水 包个 数 小 , 铁 水 包的 周转 率大 , 沙 钢 的铁 水包 周 转率为 .8 37 d 一 , . (4 ) 空 包返 回 时快 , 再次 受铁 时 等待 的 时间 短 , 包衬 、 包底表 面温 度高 , 减 少 了包 内铁水温 度 损 失 . (5 )铁 水包 功 能 多样 化和 “ 一包 到底 ” 流 程 区 段 中 , 铁水 包 可 以在线 储 存 , 有 一定 的物质 流缓 冲 作用 , 但存 储 时间不 能太 长 , 否则 铁水 在 包 内 易结盖 . 相 对混铁炉 来说 , 在线 铁水 缓冲 量少 , 因 此 要求 单 体冶 炼操 作 稳定 、 故 障率 低 , 同时要 求 生 产管 理 更加 严格 、 规 范 、 协 调 . (6 ) 沙钢 铁 水包 功 能多 样化 和 “ 一包 到 底 ” 流 程 区段和 济钢 带有 混铁 炉 的流程 区段 比较 , 铁 水 从高炉 出铁 到兑入 转 炉总 时间少 128 m in , 铁 水包 周 转 时 间少 20 m i n , 铁 水 从 高炉 出铁 到 兑入 转炉 总 温 降少 52 .5 ℃ , 高炉 出铁 时的 空包 包底 温度 高 8.5 5 ℃ , 因此 综合 图 1 中 曲线 1 和 2 看 出沙 钢 铁水 包功 能 多样 化 和 “ 一 包 到底 ” 界面 模式 明显优 于 济钢 含 混铁 炉 的界 面模 式 . 可见 取 消混 铁炉 , 采 用 铁 水包 功 能 多样化 和 “ 一包 到底 ” 流程 区 段是 高炉一转 炉界 面 发展 的方 向 . 1 3 首钢 高炉一转 炉流 程 区段 解 析 首钢 高炉 至 二 炼 钢 包 含 铁 水包 中镁 基 铁 水 预处 理 脱硫 流程 区段 的炼 铁 炼钢 界 面模式 (流 程 区段 3) 有如 下特 点 : ( l) 大 高炉 比小 高炉 的铁 水温度 高 , 首钢 大 高 炉 出铁 温度 平 均 为 1 4 89 .9 ℃ , 比 济钢 小 高炉 的 出 铁 温度 平 均 高 出 67 ℃ . 铁 水 的全 程温 降 1 83 . 6 ℃ , 其中镁基 脱硫过 程平 均温 降 13 . 5 ℃ . 用 鱼 雷罐 运 输时 , 其 保温 效 果好 , 运输 等待 过程温 降较小 , 铁 水 在鱼 雷罐 中的温 降速率 为 .0 7 ℃ · m in 一 ` . 空冷 温 降也小 一些 , 因为鱼 雷罐 和 铁水 包 的容 积 都大 , 到铁 水 时流 量大 , 热量 损 失 小 . (2 ) 在 高炉一转 炉流 程 区段 中铁 水 平均 滞 留 时 间为 2 3 .6 9 m in . 流 程 区段 时 间较 长 的主 要原 因 是界 面缓 冲 的铁 水量 多 , 运输 等待 缓 冲 时 间长 , 同 时还包括 预处 理 、 扒 渣等 工 序 的等 待 时 间 . (3 )流程 区段 中取 消 了混 铁炉 , 这 是一 个长足 的进 步 , 既节 约 了能源 , 降低 了成本 , 也降低 了环 境污染 . (4 )在 生 产调度 组织 过 程 中 , 这种 模 式 比 有混 铁 炉 的模 式 要 复杂 一 些 , 铁水 衔 接 要 更 紧凑 一 些 , 铁 水更 需 要准 时运 输到各 个 工位 点 . (5) 该流 程 区 段 的缺 点 是鱼 雷 罐装 载铁 水 的 重量不 是铁 水包 需要 的铁 水 重量 的整数 倍 , 需要 兑 铁 . 会 出现 一 个鱼 雷 罐 兑两 个铁 水 包 , 也 可 能 是 两个 鱼雷 罐兑 一个铁 水 包 , 因此 在倒 罐站 的这 种铁 水 对应 关系 复杂 , 影 响生产 组 织和铁 水 的衔 接 匹配 . (6 ) 流程 区 段 中有 10 % 铁 水脱 硫 能力 , 有 利 于转炉 生产 组织 , 同 时铁水 预处 理脱 硫对于生 产 高质量 的钢 种提 供 了较低 生产 成本 的工艺 手段 . (7 ) 流 程 区段 中铁 水 流量 越 大 , 生产 节 奏越 快 , 铁 水滞 留 的时间 就会缩 短 , 过程 温 降会 更少 . 同时 快 节奏 还 会 节约 鱼 雷 罐 、 铁 水 包 的 使用 个 数 , 减 少 设备 费用 . 首钢 高炉 至 三 炼 钢 包 含 鱼 雷 罐石 灰 基 铁 水 预处 理脱 硫 流程 区段 的炼 铁炼 钢 界 面模 式 (流 程 区 段 4) 有 如 下特 点 : ( l) 鱼 雷罐容 积 一般 比 较大 , 所 以鱼 雷罐 脱硫 可 能 比铁水 包脱硫 一 次性 处理 量大 . 但 鱼雷 罐容 积 很难 和 转 炉 公称 容 量 一 一对 应 , 存 在 兑罐 现 象 , 增 加 了生产 组织 和调 度 的难 度 , 同时 铁钢 对 应 也 比较 困难 . (2 ) 含 鱼 雷罐 脱硫 的 高炉一 转炉 过程 总时 间 2 6.0 02 m in , 比 含 兑铁 包脱 硫 的过 程 总 时 间长 , 首 钢 鱼 雷罐 脱硫 总温 降 2 14 . 7 ℃ , 比兑铁 包 脱硫 的 过程 总 温 降也 大 , (图 1 中 的 曲线 4) . (3 )鱼 雷罐 脱硫 的流 程 区 段 如果不 及 时扒渣 , 容易 出现 回硫 现 象 . (4 ) 鱼 雷 罐 中脱硫 时 的流 场 不如 铁 水包 中脱 硫 时 的流 场均 匀 、 稳 定 . (5 ) 鱼 雷罐 脱硫 站 是 建在 炼铁 厂 和炼 钢 厂之 间 , 因此 车 间平 面布 置 占地 面 积大 . ( 6) 通过 对 比 , 可 以看 出 首钢铁 水包 脱硫 的模 式 明显优 于鱼 雷罐 脱硫 模 式 . 因为 前者 鱼雷罐 的

Vol.27 No.6 邱剑等：典型流程区段炼铁炼钢界面的比较优势研究 ·743· 周转时间短，铁水从高炉出铁到兑入转炉的总时 区段总体能量损失大， 间少23.12min,温降少31.1℃，而且铁水包脱硫模 (⑤)大高炉一大转炉的匹配使得流程区段的 式的生产组织调度要比鱼雷罐脱硫模式容易，铁 物流量很大，生产效率高 钢对应简单，在兑铁包内脱疏的流场比在鱼雷罐 (6)生产流程区段的铁水装载容器没有一一 内脱硫的流场好，即脱硫的动力学条件好，流程 对应，且容器变换的次数多，使得调度组织复杂， 区段过程回硫少，因此在高炉一转炉界面技术 各个工序之间的衔接匹配关系紧密，对流程区段 中，对鱼雷罐的存在提出质疑. 中故障发生率低的要求更高. 1.4宝钢高炉一转炉流程区段解析 (⑦)由图1可以看出，铁水沟脱硅一鱼雷罐脱 宝钢高炉至二炼钢的高炉一转炉界面模式 疏一转炉脱磷的流程区段明显比铁水沟脱硅一 是铁水沟脱硅一鱼雷罐同时脱磷脱硫的“三脱” 鱼雷罐同时脱硫脱磷的流程区段好.两种流程区 流程区段界面模式（流程区段5），它有如下特点： 段的总时间分别为286.4min和294.4min,前者少 (1)在同一个鱼雷罐容器中同时脱磷脱硫，或 8min;总温降分别为190.2℃和279.8℃，前者少 先脱磷后脱硫，中间没有去渣，渣量大，而且脱磷 89.6℃：而且前者平均脱硫率和脱磷率高.因此 脱硫效果较差. 将“三脱”分开进行，并用转炉脱磷的炼铁炼钢界 (2)如果扒渣不及时，流程区段中极易回磷、 面流程区段更有优势， 回硫. (③)鱼雷罐脱磷脱硫的温降非常大.宝钢这一 2六种不同流程区段的整体论比 过程的平均温度损失达110.6℃，因此铁水从高炉 较 至转炉的总温降也就非常大，达279.8℃，只有大 高炉铁水才能满足这种温降，而不影响流程区段 基于还原论的研究方法，无法研究演化现 的运行， 象，而整体论强调整体地把握对象.从流程区段 (4)这种“三脱”铁水预处理的高炉一转炉流 演化的角度看，对六种典型流程区段的主要工艺 程区段总时间较长，达294.4min. 参数（表）和流程区段的主要功能指标（表2）进行 (5)鱼雷罐内同时脱磷脱硫，设备投资少，成 比较后发现：①高炉转炉之间工序越多，功能就 本较低，能够满足冶炼一些高级钢种的要求， 越多，流程区段过程的总时间就越长，工序功能 (6)“三脱流程区段”只适合大高炉一大转炉 集合的简化从整体上涌现出复杂化.②时间和铁 界面流程区段，小高炉一小转炉生产的产品也没 水温降与流程区段工序和装置的组合优化之间 有必要进行铁水“三脱”， 的关系十分密切，如图1所示，当采用“一包到 宝钢高炉至一炼钢的高炉一转炉界面模式 底”时，流程区段趋于简单化，因而过程总时间 是铁水沟脱硅一鱼雷罐脱硫一转炉脱磷的“三 短，过程铁水总温降低③流程区段的分钟流量 脱”流程区段界面模式（流程区段6），有如下 越大，吨钢能耗越低，表现出流程区段的一种规 特点： 模效应. (I)该流程区段把“三锐”分开，充分发挥有利 从整体上看，高炉转炉生产流程区段是一种 于实现各自目标的冶金热力学和动力学优势，其 连续/准连续性生产过程，高炉一转炉流程区段 中转炉脱磷动力学条件好，效率高，速度快， 作业连续化程度()定义为流程区段的主要工序 (2)“三脱”分别进行，流程区段中铁水的硅、 作业时间(x)除以流程区段的总时间(t,即： 硫、磷脱除量较大且容易控制，有利于治炼出杂 =,0<5<1. 质含量极低的高级优质钢. 流程区段的主要工序作业时间包括：高炉出铁时 (3)“三脱”分别进行，流程区段中工序增多， 间、扒渣作业时间、预处理（脱硅、脱硫、脱磷）作 工序关系复杂，但总的来说节奏加快，“三脱”分 业时间、转炉冶炼时间，流程区段总时间指铁水 开处理是高炉一转炉界面技术的发展趋势， 从高炉出铁开始到转炉冶炼完毕这一流程区段 (4)“三脱”分别进行，铁水在整个流程区段中 的时间.因此可以计算出六种典型流程区段的连 滞留的时间延长，如图1中的曲线6，同时整个过 续化程度见表3.其中流程区段2和流程区段6的 程中空冷次数增加，温降很大，达1902℃，流程 连续化程度较高，进一步表明采用铁水包功能多

V 心1 . 2 7 N o . 6 邱剑 等 : 典 型流程 区 段炼铁 炼 钢界 面 的 比较 优势研 究 . 74 3 . 周转 时间短 , 铁 水 从高 炉 出铁 到 兑入 转 炉 的总 时 间少 23 . 12 m in , 温 降少 31 . 1℃ , 而且铁 水 包脱 硫模 式 的生产组 织 调度 要 比 鱼雷 罐脱 硫模 式 容 易 , 铁 钢 对应 简单 . 在 兑铁包 内脱 硫 的流场 比在鱼 雷罐 内脱 硫 的流 场 好 , 即脱硫 的动 力学 条件 好 , 流程 区 段 过 程 回硫 少 . 因此 在 高炉 一转 炉 界 面 技术 中 , 对 鱼雷 罐 的存 在 提 出质 疑 . 1 . 4 宝钢 高 炉一转 炉流 程 区 段 解 析 宝钢 高 炉 至 二 炼 钢 的 高炉一 转 炉 界 面 模 式 是铁 水 沟脱 硅一鱼 雷 罐 同时 脱磷 脱 硫 的 “ 三 脱 ” 流程 区段 界 面模 式 (流程 区 段 5) , 它有 如 下特 点 : ( l) 在 同一个 鱼雷 罐容 器 中 同时脱 磷脱 硫 , 或 先脱 磷后 脱硫 , 中间 没有去 渣 , 渣量 大 , 而且脱 磷 脱 硫效 果较 差 . (2 ) 如 果扒 渣 不及 时 , 流程 区段 中极 易 回磷 、 回硫 . (3 ) 鱼 雷罐 脱磷 脱硫 的温 降 非常大 . 宝钢 这一 过 程 的平均温 度 损 失达 11.() 6 ℃ , 因此铁 水从 高炉 至 转 炉 的总温 降也 就非 常 大 , 达 2 79 . 8℃ , 只 有大 高炉铁 水才 能 满足 这种温 降 , 而不 影响 流程 区段 的运 行 . (4 ) 这 种 “ 三 脱 ” 铁 水预 处 理 的高 炉一转 炉流 程 区段 总 时间较 长 , 达 2 94 .4 m in . (5) 鱼 雷 罐 内 同时 脱磷 脱硫 , 设备 投 资 少 , 成 本 较低 , 能够 满 足冶 炼 一些 高 级钢 种 的 要求 . (6 ) “ 三 脱 流程 区 段 ” 只适 合 大 高炉一大 转 炉 界 面流程 区段 , 小 高炉一小 转炉 生产 的产 品 也没 有 必 要进 行铁 水 “ 三 脱 ” . 宝 钢 高 炉 至 一 炼钢 的 高炉 一转 炉 界面 模 式 是铁 水 沟 脱硅 一鱼 雷 罐 脱硫 一转 炉 脱 磷 的 “ 三 脱 ” 流 程 区 段 界面 模 式 (流 程 区 段 6) , 有 如下 特 点 : ( l) 该流程 区 段把 “ 三 脱 ” 分 开 , 充 分发挥 有 利 于实 现 各 自目标 的冶 金热 力学 和动 力 学优 势 , 其 中转炉 脱 磷动 力 学条 件 好 , 效 率 高 , 速 度快 . (2 ) “ 三脱 ” 分别 进 行 , 流程 区段 中铁 水 的硅 、 硫 、 磷脱 除 量较 大 且 容易 控 制 , 有 利于 冶 炼 出杂 质 含 量极 低 的 高级优 质 钢 . (3 ) “ 三 脱 ” 分 别进 行 , 流 程 区段 中工序 增 多 , 工序 关 系复 杂 , 但 总 的来说 节 奏加 快 , “ 三 脱 ” 分 开处 理 是 高炉一转 炉 界面 技 术 的发 展趋 势 . (4) “ 三脱 ” 分 别进 行 , 铁水 在整 个流 程 区段 中 滞 留的 时间延 长 , 如 图 1 中 的 曲线 6 , 同时整 个过 程 中空 冷次 数 增加 , 温 降很 大 , 达 19 .0 2 ℃ , 流程 区 段 总 体 能量 损 失大 . ( 5) 大 高炉一 大转 炉 的 匹配 使得 流 程 区段 的 物 流量 很 大 , 生 产 效率 高 , (6 ) 生 产流 程 区段 的铁水 装 载容 器 没有 一 一 对应 , 且容器 变 换 的次数 多 , 使得调度 组 织复 杂 , 各个 工序 之 间 的衔接 匹配 关 系紧 密 , 对流 程 区 段 中故 障发 生 率低 的 要求 更 高 . (7 ) 由图 1 可 以看 出 , 铁 水 沟脱 硅一鱼 雷罐 脱 硫 一转 炉 脱磷 的流 程 区 段 明显 比 铁 水 沟 脱硅 一 鱼 雷罐 同时脱硫 脱磷 的流程 区段 好 . 两种 流 程 区 段 的 总 时间 分别 为 2 8 6 , 4 m i n 和 2 9 4 . 4 m i n , 前 者少 s m in ; 总温 降分 别 为 1 90 2 ℃ 和 2 79 名℃ , 前 者 少 89 .6 ℃ ; 而且 前 者平 均 脱硫 率 和 脱磷 率 高 . 因此 将 “ 三脱 ” 分 开进 行 , 并用 转炉 脱磷 的炼 铁 炼钢 界 面 流 程 区段 更 有优 势 . 2 六 种 不 同 流 程 区 段 的整 体 论 比 较 基 于还 原 论 的 研 究 方 法 , 无 法 研 究 演 化 现 象 , 而 整 体 论 强调 整 体地 把握 对 象 . 从流 程 区段 演 化 的角度 看 , 对六 种 典型 流程 区段 的主 要 工艺 参 数 (表 l) 和 流程 区 段 的主要 功能 指标 (表 2) 进行 比 较 后发 现 : ① 高 炉 转炉 之 间工 序 越 多 , 功 能就 越 多 , 流 程 区 段过 程 的 总 时 间就越 长 , 工序 功 能 集 合 的简 化从 整体 上 涌现 出复杂 化 . ②时 间和铁 水 温 降与 流 程 区段 工 序 和 装 置 的 组合 优 化 之 间 的 关系 十分 密 切 , 如 图 1 所示 , 当采 用 “ 一 包 到 底 ” 时 , 流 程 区 段趋 于 简单 化 , 因 而过 程 总 时间 短 , 过 程 铁水 总温 降低 . ③流 程 区 段 的分钟 流 量 越 大 , 吨 钢 能耗 越低 , 表 现 出流 程 区段 的一种 规 模 效应 . 从 整体 上 看 , 高 炉转 炉生 产 流程 区段 是 一种 连 续 /准 连 续性 生 产 过程 , 高 炉一转 炉流 程 区 段 作 业 连 续 化程 度 (口定 义 为流 程 区 段 的主 要 工序 作业 时 间 (wr ) 除 以流程 区 段 的 总时 间 (otT 动 , 即 : 兰生 瓦. t , , 0 < 卜 流程 区 段 的主要 工序 作 业时 间包 括 : 高炉 出铁 时 间 、 扒 渣 作业 时 间 、 预 处理 (脱 硅 、 脱 硫 、 脱 磷 )作 业 时 间 、 转 炉 冶炼 时 间 . 流程 区 段 总 时 间指铁 水 从 高 炉 出铁 开始 到 转 炉 冶炼 完 毕这 一 流程 区段 的时 间 . 因此可 以计 算 出六 种 典型流 程 区段 的连 续 化程 度见 表 3 . 其 中流 程 区段 2 和 流程 区段 6 的 连 续化 程度 较 高 , 进 一 步表 明采 用铁 水包 功 能多

744· 北京科技大学学报 2005年第6期 表1六种典型流程区段的主要工艺参数比较表 Table 1 Comparison of the main technical parameters in the six typical process sections 项目 1流程区段 2流程区段 3流程区段 4流程区段 5流程区段 6流程区段 高炉容积/m 350 380 2536 2100 4350 4063 高炉出铁温度/℃ 1422.9 1429.7 1498.9 1486.7 1505.8 1503.7 铁水装载容器数 4个铁水包 3个铁水包 8个鱼雷罐 6个角雷罐 14个鱼雷罐 12个鱼雷罐 装载容器容量： 65 40 260 260 300 300 转炉容量： 40 40 210 80 250 300 转炉冶炼周期/mi血 25 37.9 32 30 32 34 入转炉温度/℃ 1262.6 1321.9 1306.3 1272 1226 1313.5 过程总温降/℃ 160.3 107.8 183.6 214.7 279.8 190.2 过程总时间/min 203 75 236.9 260.02 294.4 285.4 注：过程总时间指铁水从高炉出铁开始到兑入转炉时流程区段的时间 表2六种典型流程区段的生要功能指标 Table 2 Main function indexes of the six typical process sections 项目 1流程区段 2流程区段 3流程区段 4流程区段 5流程区段 6流程区段 脱疏率% 0 0 52.4 64.02 75 81 脱磷率% 0 0 0 70.8 85.2 流量/(c~min) 1.6 1.05 6.56 2.67 7.81 8.82 能耗/(kgt) 471.43 629.3 493 501.9 393.5 389.7 注：能耗是指高炉一转炉流程区段能耗，包括高炉炼铁能耗、铁水预处理能耗、混铁炉能耗和转炉能耗 表3六种典型流程区段的连续化程度 Table 3 Continuum degrees of the six typical process sections 项目 1流程区段 2流程区段 3流程区段 4流程区段 5流程区段 6流程区段 主要工序作业时间mn 51.0 74.9 141.5 151.5 172.3 178.0 辅助作业等待时间min 177.0 62.0 127.4 138.5 154.1 141.4 总时间min 228.0 136.9 268.9 290.0 326.4 319.4 流程区段作业连续化程度% 22.37 54.71 52.62 52.24 52.79 55.73 注：总时间是指高炉出铁开始到转炉出钢完毕的过程. 样化和“一包到底”和转炉脱磷技术使流程区段 (3)混铁炉对能耗、流动治金、成本和环境等 具有更佳的涌现性 都有不利影响，因此现代钢铁厂发展总趋势是取 消混铁炉.在高炉一转炉界面技术的研究中，对 3结论 鱼雷罐的存在提出了质疑.综合比较得出铁水包 (1)对六种典型的模式进行了比较分析，沙钢 功能多样化和“一包到底”流程区段是高炉一转 铁水包功能多样化和“一包到底”流程区段时间 炉界面发展的方向. 最短，温降最低，首钢兑铁包脱硫的流程区段总 参考文献 体上优于鱼雷罐脱硫的流程区段：宝钢高炉至… [1]殷瑞钰，中国钢铁业发展与评估.金属学报，2002,38(6)： 炼钢的铁水沟脱硅一鱼雷罐脱硫一转炉脱磷的 561 “三脱”流程区段，比高炉至二炼钢的铁水沟脱硅 [2)]殷瑞钰治金流程工程学.北京：冶金工业出版社，2004 一鱼雷罐脱磷脱硫的“三脱”流程区段好 [3]邱剑，田乃媛，杨宪礼.济南钢铁公司炼铁一炼钢界面的 多维物流剂析，北京：冶金工业出版杜，2004.98 (2)“三脱”流程区段只适合大高炉一大转炉， [4邱剑，田乃媛。首钢炼铁一炼钢界面模式的研究.钢铁， 流程区段将“三脱”分开进行的目的是为了快节 2004,394):74 奏、低成本地生产出高质量的板材.但它不适合 [5)邱剑，田乃媛，刘茂林，等.宝钢制造业流程铁钢界面物 小高炉一小转炉流程区段，而且小高炉一小转炉 流参数的解析.北京科技大学学报，2004.26(2少：197 生产的产品也没有必要要求铁水进行“三脱” (下转第768页)

. 4 7 . 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期0 5 6 2 表 六种 典型 流程 区段的 主要工 艺参数 比较 表 1 b a e T 1 l C a P n f r o o o t i s m h . 卜 a a nc e P e e t i i m l a ” 卜 妞 a n e e e r t t i m s P c y t i a r o l p , e c e e s s it o n , 项 目 3 流程 区 段 4 流程 区 段 高炉 容积 m/ , 高炉 出铁温度 /℃ 铁 水装 载容器 数 装 载容器 容量 t/ 转 炉容 量t/ 转炉 冶炼 周期 m/ in 入转 炉温 度 /℃ 过程 总温 降 /℃ 过程总 时 间m/ in l 流 程区 段 3 50 14 2 2 一 9 4 个铁 水包 6 5 4 0 2 流 程 区段 3 80 14 2 9 7 3 个铁 水包 4 0 2 5 36 149 8 . 9 8 个 鱼雷罐 2 6 0 2 10 6 流程 区 段 4 0 6 3 1 50 3 . 7 12 个鱼 雷罐 3 o 3 o 2 5 1 2 62 . 6 16 0 . 3 2 0 3 3 7 . 9 1 3 2 1 . 9 10 7 . 8 3 2 13 0 6 . 3 18 3 . 6 2 36 . 9 2 10 0 14 8 6 . 7 6 个鱼雷 罐 2 6 0 8 0 3 0 5 流程 区 段 4 3 5 0 15 0 5名 14 个鱼雷 罐 30 0 2 5 0 32 12 2 6 2 7 9 8 2 94 .4 3 4 1 3 13 . 5 1 90 . 2 2 85 4 注 : 过程 总时 间指铁水 从 高炉 出铁 开始 到兑入 转炉 时流程 区 段 的时 间 . 表 2 六种 典型 流程 区段 的主要 功能指 标 aT b l e 2 M a i . fu n e it o n i n d e x e s o f th e s 让 yt P i e a l p均 e e s s s e ict o n s 项 目 1 流程 区 段 2 流 程 区 段 3 流程 区 段 4 流 程 区段 5 流程 区 段 6 流 程 区 段 脱硫 率机 脱 磷 率%/ 流量 / .(t ~ 一 1 ) 能耗 (/ kg · t 一 , ) 5 2 . 4 64 0 2 8 l 85 . 2 4 7 1 . 4 3 1 . 0 5 6 2 9 3 2 . 6 7 5 0 1 . 9 7 5 7 0名 7 . 8 1 3 93 . 5 8 . 8 2 3 8 9 7 注 : 能耗是 指 高炉一转 炉流 程区 段能耗 , 包括 高炉 炼铁 能耗 、 铁水 预处 理能耗 、 混铁 炉 能耗和 转炉 能耗 . 项 目 表 3 六 种 典型 流程 区段的连 续化 程度 aT b l e 3 C o n h n u u m d e g re e , o f t七e s妞 yt P i c a l P or e e s s s e e 廿o n s 1 流程 区 段 2 流 程区段 3 流 程区 段 4 流程 区段 5 流程 区 段 6 流程 区 段 主 要工序 作业 时间加i n 辅助 作业 等待 时间 m/ in 总时间 m/ in 流程 区 段 作业连 续化程 度机 5 1 0 74 . 9 14 1 . 5 17 8 . 0 17 7 , 0 22 8 0 6 2 0 1 36 9 12 7 . 4 2 6 8 9 14 1 . 4 2 2 . 3 7 54 . 7 1 5 2 石2 1 5 1 . 5 1 38 . 5 29 0 . 0 52 一 2 4 1 72 3 1 54 . 1 3 2 6 4 5 2 . 7 9 3 19 4 55 . 7 3 注 : 总时间 是指 高炉 出铁开 始到转 炉 出钢完毕 的过程 . 样 化 和 “ 一 包 到底 ” 和转 炉 脱磷 技术 使 流程 区段 具 有 更佳 的涌现 性 . 3 结论 ( l) 对 六种 典 型 的模 式进 行 了 比较 分析 , 沙 钢 铁 水 包 功能 多样 化 和 “ 一 包 到底 ” 流 程 区段 时 间 最 短 , 温 降最低 . 首钢 兑铁 包 脱硫 的流程 区 段总 体 上优 于鱼 雷罐 脱硫 的流 程 区 段 ; 宝钢 高炉 至一 炼 钢 的铁 水 沟脱 硅 一鱼 雷 罐脱 硫 一转 炉 脱 磷 的 “ 三 脱 ” 流程 区段 , 比高炉 至二 炼钢 的铁水 沟脱 硅 一鱼 雷罐 脱 磷脱 硫 的 “ 三 脱 ” 流程 区段好 . (2 ) “ 三 脱 ” 流程 区段 只适 合大 高炉一大转 炉 , 流 程 区段 将 “ 三 脱 ” 分 开 进行 的 目的是 为 了快节 奏 、 低成 本地 生 产 出高 质量 的板 材 . 但 它 不适 合 小 高炉一小转 炉流 程 区段 , 而 且小 高炉一小转 炉 生 产 的产 品也 没 有必 要要 求 铁水 进 行 “ 三脱 ” . (3 ) 混 铁 炉对 能 耗 、 流 动 冶金 、 成 本 和环 境 等 都 有 不利影 响 , 因此 现代 钢铁 厂 发展 总趋 势是取 消 混铁 炉 . 在 高炉一转 炉 界面 技术 的研 究 中 , 对 鱼 雷罐 的存在 提 出 了质 疑 . 综 合 比较得 出铁 水包 功 能 多样化 和 “ 一包 到底 ” 流程 区 段是 高 炉一转 炉 界面 发展 的 方 向 . 考 文 殷瑞任 . 5 6 1 献 中 国钢 铁业 发展与 评估 . 金属 学 报 , 2 0 02 , 3 8 ( 6) : 参l[] 2[] 殷瑞 任 . 冶金 流程 工 程 学 . 北 京 : 冶金 工业 出 版社 , 20 04 13 1 邱 剑 , 田乃媛 , 杨宪 礼 . 济南钢 铁公 司 炼 铁一炼钢 界面 的 多维 物流 剖析 . 北京 : 冶 金工业 出 版 社 , 20 04 .9 8 4[ ] 邱剑 , 田乃 媛 . 首钢炼 铁一炼 钢界 面模 式 的研 究 . 钢 铁 , 2 0 0 4 , 39 (4 ) : 7 4 5[ ] 邱 剑 , 田 乃媛 , 刘 茂林 , 等 . 宝钢 制造业 流程 铁钢 界面物 流参数的解 析 . 北京科 技大 学学报 , 2 0 04 , 2 6 ( 2 ) : 19 7 (下 转 第 7 6 8 页 )

·768· 北京科技大学学报 2005年第6期 数学，1989(2：148 ley-Cambridge Press,1996 [2】徐长发，姚亦峰，求解一类具有Hilbert核的奇异积分方 [6]Cohen A,Daubechies T,Vial P.Wavelets on the interval and fast 程的小波解法.高等学校计算数学学报，2003(1小：28 wavelet transforms.Appl Comput Harmonic Anal,1994(1): [3]Daubechies I.The orthonomal bases of compactly supported wa- 54 velets.Commun Pure Appl Math,1988,41(7):909 [)肖庭延，于慎根，王彦飞，反问题的数值方法.北京：科学 [4彭思龙，李登封，湛秋辉，周期小波理论及其应用.北京： 出版杜，2003.150 科学出版社，2003.2 [5]Strang G,Nguyen T.Wavelets and Filter Banks.Boator:Welles Solution for the singular integral equation with Hilbert kernel based on wavelet CUI Limin,WANG Yilong,LIAO Fucheng",FENG Xiangchu,TANG Yuanyan 1)Department of Mathematics and Mechanics,University of Science and Technology Beijng,Beijing 100083,China 2)School of Science,Xidian University,Xi'an 710071,China 3)Department of Computer Science,Hong Kong Baptist University,Kpwoon Tong,Hong Kong ABSTRACT Many problems arising in mechanics and technology can be formulated as the first kind of singular integral equation.A Wavelet-Galerkin algorithm for solving the first kind of singular integral equation with Hilbert kernel was presented.In the algorithm the characteristic of periodic wavelet on L([0,1])and the Hilbert kernel were used to solve and make the stiff matrix lower dimension and become sparser through threshold.The computational amount was decreased and the memory space was saved.Because of the singularity of Hilbert kernel the Tikhonov regularization method was used to solve the stiff equation system.The convergence and the numerical result of ap- proximate solution are discussed. KEY WORDS periodic wavelet;Galerkin method;Tikhonov regularization method;singular integral equation (上接第744页) Relative superiority research on the ironmaking/steelmaking interface of the typi- cal process section OIU Jian,TIAN Naiyuan Metallurgical and Ecological Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100081,China ABSTRACT With the research methods of the holism and reductionism of system science,the ironmaking/steel- making interface characteristics of the six typical processes were analyzed from time,temperature,mass flow quan- tity,production plan,the effect of hot metal pretreatment,energy consume,environment pollution and so on.A rela- tive superiority of the ironmaking/steelmaking interface of the six different processes was pointed out.The process of desiliconization,desulphurization and dephosphorization is only suitable for the process section of the large-scale blast furnace and the large-scale converter,and the process of dephosphorization in BOF is superior.Canceling the mixer and using the same ladle from BF to BOF are the developing direction of the ironmaking/steelmaking inter- face. KEY WORDS ferrous metallurgy process engineering;production flow;relative superiority;process optimization

. 7 6 8 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 5 年 第 6期 数学 , 19 8 9 ( 2) : 14 8 仪] 徐 长发 , 姚亦 峰 . 求解一 类具 有 iH lbe rt 核 的奇异积 分方 程 的小波解 法 . 高等 学校计 算数 学学报 , 2 O0 3( :1) 28 [ 31 D au be e 址 e s 1 . hT e o曲on o m a 1ab s e s o f e o m P a e t ly s u Pop rt e d Wa - v e let s . C o m m u n P u 比 A p p l M a t血 , 19 8 8 , 4 1( 7 ) : 90 9 14 1 彭思龙 , 李 登封 , 湛 秋辉 . 周 期小波 理论及其 应用 . 北 京 : 科学 出版社 , 2 0 03 . 2 [ 5] S tr a n g G , N g u y e n T . M厄v e le t s an d F ilte r B a n kS . B o aot r : We ll e s - l e y一 a m b r id g o P re s s , 19 9 6 [ 6 ] C o h e n A , D a u b e e h i e s T, 巧 ia P . W么v e l e t s o n het i ent vr a l an d af s t w a v e l e t antr s fo mr s . A p p l C o m p u t H a r m o cul A n a l , 19 9 4 ( l ) : 5 4 7[ 」 肖庭 延 , 于慎 根 , 王 彦 飞 , 反 问题 的数 值方法 . 北京 : 科学 出版社 , 2 0 0 3 . 15 0 S o lut i o n fo r ht e s i n gu l ar i n t e g r a l e qu at i o n w iht H ilb e rt ke m e l b a s e d o n w va e l e t c uI L im inl ),不 JN G K l o心 ), L“ O uF hc e gn l), F EN G iX a ” g c hu )z, 别 N G uY a双v a sn) l ) D eP a rt m e n t o f M a th em iat e s an d M e e h am e s , nU i ver si yt o f S e i e n e e an d eT c hn o l o gy B e ij n g , B e ij ign l 0 0 0 8 3 , C hin a 2 ) S e ho o l o f s e i enc e , X i d ian 加i v e r s ity, X i ,aD 7 ]0 0 7 1 , C ih an 3 ) D eP a rt m e nt o f C o m P ut er s e i e n e e , H o n g K 0 n g B aP ti s t U n i v e r s i ty, KP w o o n OT gn , H o n g oK n g A B S T R A C T M a n y P or b l e m s iar s i n g in m e e h an i e s an d t e e ho o l o g y c an b e of n n u l at e d a s hte ifr s t ik n d o f s ign u alr I n t e gr a l e qu iat on . A Ma/ v e l et 一 G al e irk n a l g o ir t h m of r s o Vl in g ht e ifr s t ik n d o f s i n gu lar iin e gr a 1 e qu at i o n w i ht H i lb ert ke m e l w a s leP s e nte d . ih ht e a l g ior t h m ht e e h acr t e r l s ti e o f Pe ir o d i e w va e l e t o n L Z (【0 , 1]) an d ht e H ilb ert ke m e l u s e wer d t o s o l v e an d m ak e ht e s it f m a itr x l o w e r d im e n s i o n an d b e c o m e sP asr e r th or u g h t 加旧 s h o l d . hT e c o m P u t a t i o n a l am o un t w as de e er as e d an d het m e m o yt s P a e e w a s s va e d . B e e a u s e o f ht e s in gu liar yt o f H ilb e rt ke m e l ht e T i比 o n vo er gu liar z iat o n m e ht o d w as u s e d t o s o l v e ht e s tif e qu iat o n s y s t e m . T h e e o Vn e gr e n e e an d ht e n um e ir e a l er s u lt o f ap - p or x 汕 a et s o l u t i o n 毗 d i s e u s s e d . K E Y W O R D S P e ir o d i c w va e l et : G a l e ikr n m e ht o d: iT 比 o n o v er g u l如 z at i o n m e ht o d : s in g u l ar in te gar l e q u a t i o n (上接第 74 4 页) R e lat ive s uP e ir o ir yt er s e acr h o n ht e i r D刊m ak i n g/ s t e e lm ak i n g i n t er fa c e o f ht e yt P I - e a l Por e e s s s e e ti o n C刃 刀口 n, 刀叼 N N乙iyU an M e at ll啤i e a l a n d E e o l o g i e al E n g me emr g S e h o o l , U in v e sr iyt o f s e i e n e e an d eT e hn o l o gy B e ij ing , B e ij ign l 0 0 0 8 1 , C h i n a A B S T R A C T iW ht ht e o s e aj rC h m e ht o d s o f ht e h o l i s m an d re d u e t i o n i s m o f s y s te m s e i en e e , ht e ior nm adl gn/ s et e l - m由 n g int e d 触e e e h a r a c et ir s t i e s o f het s i x t y P i e a l P or e e s s e s w e er an a lyz e d 加m it m e , et m P e r a t u er , m a s s fl o w q aun - it yt, Por du e ti o n Pl an , het e fe e t o f h o t m e at l P er 加 a t m e n t , e n e lg y e o n s u m e , e vn i or nm e n t P o l l ut i o n an d s o o n . A er l a - t ive s叩ier ior yt o f ht e ~ iak n 岁 s et ln iak n g i n t e r af e e o f ht e s i x d i fe 二t Por e e s s e s w a s P o in et d o u t . hT e P or c e s s o f d e s ili e on i z at i o n , d e s u lP h u r l z at i o n an d d e hP o s P h ior z iat o n 1 5 o n ly s u i abt l e fo r ht e P or e e s s s e e it o n o f ht e l哩 e 一 s e a l e b l a s t fu rn ac e an d ht e l agr e · s e a l e e o vn e rt e r, an d ht e P or c e s s o f d e P h o s Ph ior z iat o n i n B O F i s s uP e ir o r C an e e l in g ht e m ix e r an d u s i n g ht e s am e lad l e ifD m B F t o B O F aer ht e d e v e l o Pi n g d i化 e t i o n o f ht e i or nr ak i n g/ s et e lm iak n g in t e r ` 几 c e . K E Y WO R D S fe mr u s m e at ll u gr y Por e e s s e n g ien e r i n g : Por d u e t i o n fl o w ; er l iat v e s uP e ir o ir yt : p or e e s s o p it m i z a t i o n