中冶东方控股有限公司拥有一支技术素质高、综合能力强、对炼钢工程设计和工程总承包具有高度责任心和丰富经验的专业队伍。从中冶东方（其前身为包头钢铁设计研究总院）建立伊始就一直致力于炼钢工程的设计与建设，上世纪80年代在国内率先成功开发出了转炉炼钢车间系列设计软件，为设计大中型转炉提供了良好的平台，经过上世纪90年代设计中小转炉的技术积累后，进入本世纪尤其是近年来中冶东方设计和总承包的50t以上转炉已达到110座，其中120t~250t大型转炉达到41座，先后荣获5项国家级优秀工程勘察设计奖及多项省部级优秀工程设计奖；中冶东方一贯注重设计优化和技术创新，在转炉工程设计中成功的采用了炼铁、炼钢短流程、紧凑型布置，一罐到底运输铁水，连铸坯辊道热送热装轧钢，全交流倾动及氧枪升降系统、转炉下连接系统、干式除尘系统、自动化智能炼钢系统、气动挡渣系统等先进技术。在转炉炼钢工程设计与建设方面拥有30t～250t转炉各个吨级炼钢厂实际设计经验，可以为国内外客户提供优质的炼钢工程咨询、设计、供货及工程总承包等全方位的服务，以一流的技术水平和优质的技术服务实现与客户的共同发展。

本文主要介绍中冶东方在酒钢集团榆钢支持地震灾区恢复重建项目120转炉炼钢工程中的设计创新和优化。

工程概况

酒钢集团榆钢支持地震灾区恢复重建项目，结合榆钢淘汰落后装备、实现产业升级、提高经济效益的具体要求，符合甘肃省“工业强省”之振兴甘肃省冶金支柱产业战略，有利于甘肃省灾后经济振兴。对培育壮大西部特色产业，促进西北地区的经济发展具有重要意义。

工程分二期建设：一期生产规模为年产约270万吨坯，建设的主要内容为：两套120t转炉、两套钢包在线吹氩喂丝站、一套130t双工位LF炉、两台7机7流小方坯连铸机及相应公辅配套设施；二期建设完成后炼钢连铸车间产能将达到450万吨左右。一期工程在立足于生产高质量建材用钢的基础上，结合业主投资要求，在严格控制概算的前提下，尽可能多的应用（或预留）先进生产技术及设备，在满足一期产品生产需求的情况下尽量多的为项目二期开发高品质及高附加值钢种做准备。本工程一期建设已于2012年8月底结束，炼钢车间于2012年10月25日正式开始试生产。

中冶东方负责全厂总图管理以及炼钢、轧钢及全厂配套公辅系统的设计工作，并比总承包形式承揽了其中的煤气柜工程、污水处理工程及轧钢加热炉工程。

设计创新及优化之一：工艺设计

本工程炼钢车间工艺布置紧凑，车间利用率高，在满足生产需求的前提下炼钢车间占地面积仅相当于同等规模炼钢车间占地面积的2/3，在榆钢现有总图条件下充分体现了整体紧凑布局的设计理念。

炼铁与炼钢之间铁水运输采用“一罐到底”方式，从炼铁出铁厂区域通过铁路运至炼钢车间加料跨区域，经吊车吊运直接兑入转炉。相比传统铁水供应制度，提高了入炉铁水温度，减少了铁水倒罐作业，可以降低钢铁料消耗及耐火材料消耗，减少烟尘排放，利于实现标准化生产和清洁生产。同时考虑到榆钢旧有炼钢车间的铁水需求，在新建炼钢车间加料跨区域设立单独的倒罐区域，可满足新建高炉生产的铁水在新旧炼钢车间之间的调运。

炼钢与轧钢之间铸坯运输采用热送工艺，较传统冷装工艺可以降低能耗、缩短生产周期、降低连铸坯烧损、提高金属收得率及降低生产成本。结合炼钢与轧钢车间总图落差较大的地理现状，根据不同轧钢车间的轧线要求，炼钢车间与不同的轧钢车间之间采用不同落差的阶梯状布置，减少了工程填挖方量，节约投资。

考虑到炼钢车间各跨间如功能过多必然会影响到物流调运及稳定生产，在设计时尽量考虑各工序、跨间功能单一、作业简单。如在炼钢车间设立单独的废钢跨、修包跨等，使炼钢车间配料及维修等辅助工序与主操作生产工序分开，优化了车间生产环境，简化了生产调度。

转炉与精炼设施共用一套铁合金给料系统，该系统通过铁合金高位料仓下的振动给料机对应不同的皮带机来分别完成对转炉及LF炉铁合金的供料任务，并具有合金烘烤功能。通过共用合金给料系统，提高了设备的集成度，减少了投资，节约了厂房面积。

在满足工艺操作需求的前提下，全面优化车间各构建筑物的面积和高度、车间高跨各层平台荷载及厂房柱结构。通过优化，车间土建投资较传统钢结构厂房下降15%，为业主节省大量资金。

设计创新及优化之二：转炉设备设计

转炉炉体由炉口、炉帽、炉腹、炉底及附设于炉体的气、水配管等几部分组成。本项目转炉炉体高径比为1.4，通过调整耳轴位置、优化转炉内型耐材砌筑等措施，使转炉正常倾动力矩较国内同级转炉2700～3150 KN﹒m有所降低，达到2550KN﹒m，使转炉及倾动部分设备重量减轻、尺寸减小，降低设备一次投资及制造难度。转炉炉口采用铸铁水冷炉口，便于清理炉渣及调整炉口微压差。炉帽段布置水冷管，可对炉体实现有效降温。同时通过优化转炉炉型及炉体结构，降低炉壳及吊挂装置工作温度，提高转炉的整体使用寿命。

转炉倾动采用全正力矩操作，事故断电时，转炉能够以自身重力返回垂直位置，安全可靠。转炉倾动装置采用四点啮合全悬挂—扭力杆平衡装置，由4台交流变频调速电机驱动，当有1台电机发生故障或拆修时，另外3台电机仍能维持24小时正常工作。通过优化转炉倾动力矩，驱动电机功率由132KW降低为110KW,转炉工作实耗功率降低，节省生产运行成本。该套倾动装置结构紧凑先进、占地基础面积小、运行平稳可靠。

转炉托圈为全焊接水冷托圈，采用水冷整体结构形式，能有效地减小托圈热应力，减轻托圈重量，提高托圈的使用寿命，节约成本。水冷托圈与炉体之间的连接采用三点球铰支承方式，球铰支承主要由上下两个球面副、水平销轴、活接螺栓等组成。三点球铰支承和上下部托座一起构成了炉体的支承体系，它能保证炉体与托圈在±360O倾动中实现可靠连接，同时能有效地吸收炉体和托圈热膨胀产生的变形量，且结构简单，制造安装容易，维修方便，安全可靠。

设计创新及优化之三：钢渣处理

转炉钢渣全部经过热焖处理，处理后的炉渣经过磁选、破碎、筛分等工序回收部分渣铁后，尾渣为后续循环经济区钢渣微粉、水泥、制砖等产业提供原料，减少固废排放，提高经济效益。

转炉钢渣热焖及后续短流程高效磁选—粒铁回收生产线，完全符合国家大力推广的钢渣“零排放”技术，并且具有适应能力强，运行安全可靠、钢渣粉化效果好、渣铁分离程度高、金属回收率高等特点。该钢渣热焖设施采用中冶东方专有技术的热焖工艺制度，钢渣经处理后，粉化效果明显，除少数大块钢渣不能粉化外，20mm以下粒度能占到85%以上。热焖后的钢渣通过挖掘机捞渣，再通过皮带运输机输送至粒铁回收间，结合热焖渣自解粉化粒度的特点，采用二级破碎、闭路循环、十级磁选、五级筛分的工艺流程，处理后的残钢按粒度可分为几个等级：20mm以上渣钢、8～20mm的颗粒钢和粒度不大于8mm的铁精粉。渣钢、颗粒钢返回炼钢工序，铁精粉返回烧结配料，尾渣可作为生产钢渣粉的原料。

设计创新及优化之四：车间钢结构设计

转炉高跨框架和平台是整个转炉炼钢车间的核心部分，转炉及其附属设备主要布置在高跨各层平台上。通过精确设备荷载、优化平台梁和框架支撑的布置形式降低结构耗钢量。在高跨平台上大量采用具有中冶东方专利技术的活动平台，使得工艺设备安装、检修难度降低，检修周期大大缩短，尤其在汽化冷却烟道区域的使用，潜在经济效益巨大。

主厂房钢结构在结构形式上打破炼钢厂房常规设计，除转炉高跨区域厂房柱下柱为实腹柱外，其余区域厂房柱的下柱部分均使用钢管混凝土格构柱，根据各跨吊车的轨面标高不同分别采用四肢钢管混凝土格构柱或双肢钢管混凝土格构柱。主厂房钢结构的经济指标达到行业内同量级炼钢车间的先进水平，其中厂房柱系统节约钢材1/3以上。

节能环保措施

在工艺设计时推行清洁工艺，对炼钢车间生产过程中所产生的粉尘、废气、废水及固体废弃物等进行综合处理，节能减排，推动企业又好又快发展。

转炉一次烟气采用干法除尘，经处理后除尘器出口含尘浓度≦10mg/Nm3，转炉煤气回收量达到100m3/t钢，蒸汽回收量达到100kg/t钢。转炉冶炼二次烟气、散装料上料烟尘及铁合金上料烟尘、炉后吹氩喂丝站等通过设置捕集除尘罩，采用负压式长袋低压脉冲除尘，处理后粉尘排放浓度≦30mg/Nm3。

炼钢连铸车间废水经处理后，全部用于车间生产，无生产外排水，基本实现零排放。处理后的水质可达到中水水质标准，用于厂区清洁洒水、绿化用水等，减少新水的补充量。

固体废弃物根据不同种类，采用不同处理方法，如钢渣经热焖处理后经破碎筛分回收残钢，制作钢渣微粉等；除尘灰经收集压块后返回烧结、炼钢工序；废耐火材料由耐材生产厂家回收，经粉碎、碾磨、烧制等加工后重新制成耐火材料，供钢铁厂循环使用，实现固体废弃物100%综合回收利用。

结语

榆钢炼钢连铸工程采用成熟的生产工艺流程和合理可靠的设备配置，在设计时遵循“成熟、可靠、先进、实用、经济”的原则。在应用许多成熟技术的基础上，不断改进、优化设计，为业主节约投资。试生产的情况表明，该车间各系统配置合理、设备能力发挥充分、工艺及物料流程顺畅。

120t转炉炼钢连铸车间的建设，为榆钢实现产业升级，提高经济效益，支援灾后重建，培育壮大西部特色产业，促进西北地区的经济发展具有重要意义。　（中冶东方　陈圣鹏）　②