萊鋼新區(qū)鐵水運(yùn)輸技術(shù)的研究與實(shí)踐

閆金娟，朱 亮

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)輸部，工程師 山東 萊蕪 271104）

萊鋼始建于1970年1月，經(jīng)過40年的建設(shè)發(fā)展，現(xiàn)已成為具有年產(chǎn)1300萬t以上綜合生產(chǎn)能力的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，原燃材料的輸入，成品、半成品的輸出以及廠內(nèi)冶金車的運(yùn)輸主要依靠鐵路。由于萊鋼的建設(shè)發(fā)展經(jīng)歷了多個(gè)階段，使鋼鐵主業(yè)生產(chǎn)劃分成多個(gè)區(qū)域，受規(guī)劃建設(shè)的階段性及征地限制，各區(qū)域內(nèi)煉鐵、煉鋼及配套生產(chǎn)設(shè)備的分布不緊湊，且產(chǎn)能不相匹配，導(dǎo)致各區(qū)域鐵水需求不平衡，生產(chǎn)工藝布局復(fù)雜。

2010年，萊鋼新區(qū)3200m3高爐建成投產(chǎn)，新區(qū)產(chǎn)能增加1倍?，F(xiàn)有的鐵路設(shè)備設(shè)施以及運(yùn)輸組織模式很難滿足鐵水運(yùn)量增加的要求，為圓滿完成鐵水調(diào)送任務(wù)，實(shí)現(xiàn)效益最大化的目標(biāo)，必須從鐵路站場布局、鐵水運(yùn)輸組織技術(shù)和鐵路運(yùn)輸設(shè)備設(shè)施等方面進(jìn)行深入研究，系統(tǒng)解決制約鐵路運(yùn)輸鐵水的瓶頸環(huán)節(jié)。

1 鐵水運(yùn)輸面臨的困難

1.1 鐵水罐周轉(zhuǎn)慢 萊鋼新區(qū)鐵水罐有140t型和65t型2種，鐵水調(diào)往本區(qū)煉鋼采用140t鐵水罐，外調(diào)至老區(qū)或新二區(qū)的采用65t鐵水罐。鐵水罐凈載重量不足，140t鐵水罐平均載重量120t，65t鐵水車平均載重量不到50t。投入鐵水罐數(shù)量多，配罐前鐵水罐需集結(jié)編組，鐵水出完后需解體分流，運(yùn)輸環(huán)節(jié)增加，鐵水罐周轉(zhuǎn)慢。

1.2 區(qū)間通過能力不足 3200m3高爐投產(chǎn)之前，新區(qū)高爐出鐵作業(yè)區(qū)域與煉鋼生產(chǎn)區(qū)域之間的鐵路線路為單線區(qū)段，只有20對列車的通過能力。3200m3高爐投產(chǎn)之后的列車密度將達(dá)到33對，現(xiàn)有的20對列車通過能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足3200m3高爐投產(chǎn)的需要。

1.3 運(yùn)輸組織模式不適應(yīng)不間斷出鐵要求 現(xiàn)有的運(yùn)輸組織模式為2座1880m3高爐下各有1臺機(jī)車作業(yè)，煉鋼車間配1臺機(jī)車。機(jī)車分工明確，作業(yè)相對固定，爐下機(jī)車負(fù)責(zé)高爐出鐵時(shí)鐵水罐車對位和鐵水罐掛重對空，出完鐵后機(jī)車將重鐵水罐調(diào)送至固定線路停放，然后掛空鐵水罐返回高爐下對位并等待出鐵；煉鋼車間機(jī)車負(fù)責(zé)車間內(nèi)鐵水空重罐倒運(yùn)。在爐下重鐵水罐車掛出至空鐵水罐送入之前，至少有20min的時(shí)間高爐出鐵線路處于空線狀態(tài)，高爐不能出鐵。而高爐不間斷出鐵要求高爐出鐵線路空線時(shí)間不超過5min。

2 鐵水運(yùn)輸技術(shù)方案

2.1 鐵路站場改造 通過對3200m3高爐投產(chǎn)后的鐵水運(yùn)量以及列車運(yùn)行密度的分析，高爐生產(chǎn)區(qū)與煉鋼生產(chǎn)區(qū)之間的單線區(qū)段通過能力不足，需要進(jìn)行單線變復(fù)線的改造。為適應(yīng)新區(qū)3200m3高爐投產(chǎn)后運(yùn)量增長的需求，對新區(qū)鐵路站場布局進(jìn)行了優(yōu)化改造，主要包括煉鋼走行線單線改復(fù)線和爐前鐵水走行線單線改復(fù)線，改造后通過能力達(dá)到48對；鐵水產(chǎn)量增加使機(jī)車進(jìn)煉鋼車間取送罐車的次數(shù)增多，鐵水罐車調(diào)送正點(diǎn)率受到嚴(yán)峻考驗(yàn)。為減少空重鐵水罐車取送作業(yè)之間的干擾，增強(qiáng)水調(diào)送作業(yè)的靈活性，將煉鋼走行線改為復(fù)線，如圖1。

圖1 新區(qū)鐵路站場改造示意圖

2.2 研究新型運(yùn)輸組織模式 為圓滿完成3200m3高爐投產(chǎn)后的鐵水調(diào)運(yùn)任務(wù)，組織專業(yè)技術(shù)人員對3200m3高爐投產(chǎn)后新區(qū)的鐵水運(yùn)輸組織進(jìn)行了系統(tǒng)分析，本著合理配置運(yùn)輸資源的基本原則，研究出 RTPBF（rail way transport priority of blast furnace的簡稱），即鐵路運(yùn)輸高爐鐵水優(yōu)先對位的循環(huán)式運(yùn)輸組織模式。為新區(qū)配屬5臺機(jī)車，正常情況下2座1880m3爐下各1臺，3200m3爐下2臺，煉鋼1臺。5臺機(jī)車RTPBF循環(huán)作業(yè)，打破原來機(jī)車固定高爐對位方式。高爐出完鐵后機(jī)車將重鐵水罐掛出，調(diào)送至脫硫間或直接送至煉鋼車間，然后在煉鋼車間內(nèi)負(fù)責(zé)鐵水罐倒運(yùn)作業(yè)；與此同時(shí)，原來在煉鋼車間內(nèi)作業(yè)的機(jī)車掛空鐵水罐至高爐下對位并等待出鐵，如此循環(huán)往復(fù)。此運(yùn)輸組織模式能夠保證高爐下始終有機(jī)車，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高爐不間斷出鐵。鐵水列車運(yùn)行圖見圖2。

圖2 鐵水列車運(yùn)行圖

2.3 建立鋼鐵平衡運(yùn)輸模型 萊鋼各作業(yè)區(qū)的鐵水產(chǎn)量與煉鋼的鐵水消耗量明顯不匹配，為保證在鋼鐵平衡的條件下實(shí)現(xiàn)效益最大化，就需要在各作業(yè)區(qū)之間調(diào)送鐵水。應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)原理，建立解決運(yùn)輸問題的數(shù)學(xué)模型，以確定鐵水流量流向。

萊鋼鐵水生產(chǎn)區(qū)有3個(gè)，即老區(qū)煉鐵、新區(qū)煉鐵、新二區(qū)煉鐵（分別用A1，A2，A3表示），鐵水消耗區(qū)有5個(gè)，即老區(qū)煉鋼、新區(qū)煉鋼、新二區(qū)煉鋼、特鋼和鑄鐵機(jī)（分別用 B1，B2，B3，B4，B5表示）。從鐵水生產(chǎn)區(qū)Ai到鐵水消耗區(qū)Bj調(diào)送1噸鐵水創(chuàng)造的利潤為cij。這些數(shù)據(jù)可匯總于表1中。

表1 萊鋼鐵水產(chǎn)銷量表和單位利潤表（單位：元/t）

用xij表示從鐵水生產(chǎn)區(qū)Ai到鐵水消耗地Bj的鐵水調(diào)運(yùn)量，那么在鋼鐵平衡的條件下，總效益最大化的鐵水調(diào)運(yùn)方案，我們通過求解以下數(shù)學(xué)模型求得：

通過求解上面的數(shù)學(xué)模型，得到萊鋼鐵水平衡調(diào)送方案（見表2）。

表2 萊鋼鐵水平衡調(diào)運(yùn)方案表（單位：t）

2.4 組織鐵水外調(diào)直達(dá)運(yùn)輸 新區(qū)3200m3高爐投產(chǎn)后，新區(qū)的鐵水產(chǎn)量大幅增加，造成新區(qū)鐵水富余，而老區(qū)和新二區(qū)鐵水不足，因此需要由新區(qū)大量外調(diào)鐵水。

新區(qū)鐵水外調(diào)作業(yè)一般情況下，由爐前區(qū)機(jī)車將鐵水重罐調(diào)送至新鋼站固定地點(diǎn)，與專門負(fù)責(zé)鐵水外調(diào)作業(yè)的機(jī)車進(jìn)行交接。在交接過程中，鐵水罐停放、止輪以及機(jī)車轉(zhuǎn)頭等作業(yè)增加了20min作業(yè)時(shí)間，明顯作業(yè)環(huán)節(jié)較多，效率較低。在研究并應(yīng)用RTPBF運(yùn)輸作業(yè)方式的基礎(chǔ)上，組織專業(yè)技術(shù)人員對新區(qū)鐵水運(yùn)輸流程進(jìn)行了系統(tǒng)分析梳理，當(dāng)出現(xiàn)鐵水外調(diào)作業(yè)時(shí)，安排外調(diào)機(jī)車直接進(jìn)入高爐下掛重鐵水罐，原爐下機(jī)車提前去掛空鐵水罐。外調(diào)鐵水直達(dá)運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸與生產(chǎn)工藝無縫隙銜接，提高了運(yùn)輸效率。

3 結(jié)束語

以研究并應(yīng)用RTPBF高爐鐵水優(yōu)先對位運(yùn)輸組織模式為中心，2010年2月對鐵路站場改造完畢后，建立了鋼鐵平衡運(yùn)輸模型，并組織了鐵水外調(diào)直達(dá)運(yùn)輸，解決了制約鐵路運(yùn)輸鐵水的瓶頸環(huán)節(jié)，滿足了3200m3高爐投產(chǎn)后鐵水運(yùn)量增長的需求，實(shí)現(xiàn)了效益最大化的目標(biāo)。2010年，新區(qū)完成鐵水運(yùn)量562.57萬t，鐵水貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量3160.69萬t.km，鐵水外調(diào)量 127.35萬 t。