包钢是国家在“一五”期间建设的156个重点项目之一，1954年建厂，1998年改制为公司制企业，拥有包钢股份和稀土高科两个上市公司，是我国重要的钢铁工业基地和最大的稀土工业基地，是内蒙古自治区最大的工业企业。2006年全年完成铁738万吨、钢748万吨、商品坯材706万吨，同比分别增长7.7％、6.6％、6.2％；全年生产稀土产品折合氧化物4.01万吨，同比增长35.5％；全年实现销售收入273亿元，实现利润7.74亿元，上缴税金25亿元；截至2006年末，总资产达414亿元。
包钢白云鄂博矿是世界瞩目的铁、稀土等多元素共生矿，稀土储量居世界第一位，铌、钍储量居世界第二位，独特的资源优势形成了包钢在世界冶金企业中罕有的以钢铁和稀土为主业的产业优势。
2006年底已具备1000万吨铁的生产能力，即将具备1000万吨铁、钢、商品坯材综合生产能力。产品包括冷轧薄板、热轧薄板、无缝钢管、重轨及大型材、高速线材等56个品种、6573个规格，是我国冶金企业中品种规格最齐全的企业之一，是全国三大钢轨生产基地之一和品种规格较为齐全的无缝钢管生产基地，是西北地区最大的薄板生产基地。
具备年产稀土精矿10万吨、稀土产品折氧化物5.5万吨以上的生产能力，主要产品包括稀土化合物与稀土金属、钕铁硼永磁体、镍氢动力电池等53个品种180个规格，稀土氧化物总量占全国市场份额的50％，钕铁硼、负极粉、抛光粉等功能材料产能占全国市场份额20％以上，稀土金属镨钕占全国市场份额的30％。
“十五”以来包钢认真落实科学发展观，坚持用高新适用技术改造传统产业，加大结构调整力度，加快循环经济发展，进入历史上发展最快最好的时期。板材从无到有，建成了世界上同类生产线产量最高的薄板坯连铸连轧生产线；建成了冷轧生产线，可为家电、建筑、汽车等行业提供优质冷轧板。重轨生产线，可满足时速350公里以上客运高速铁路用轨的需求。无缝管生产线，可生产从普通流体管、液压支架管到压力容器管、石油套管、石油井管等各类无缝钢管。《包钢生态工业园区建设规划》作为国内第一个钢铁生态工业园区规划通
过国家评审，包钢列为全国首批循环经济试点企业之一，正在进行全国示范生态工业园区建设。
“十一五”期间包钢将按照建设国内一流企业的总目标，大力实施持续、开放、创新、循环、和谐五大战略，坚定不移地打造特色包钢、绿色包钢、人文包钢、开放包钢和创新包钢，到“十一五”期末，力争使销售收入实现600亿元，人均年收入达到5万元以上，主要技术经济指标达到国内平均先进水平，初步跨上“规模适度，集约化；结构精
优，特色化；技术领先，自主化；管理严细，科学化；发展全面，和谐化”的国内一流企业台阶，再继续奋斗5～10年，使包钢迈进国际著名企业行列。
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包钢第二炼钢厂炼钢工艺设计
1 前 言
潘忠勤
经国家计委批准，包头钢铁公司将淘汰
目前平炉炼钢方式新建转炉炼钢厂，根据包
钢与首钢设计院签定的合同首钢设计院作为
总承包方将完成炼钢厂的设计、设备供货、
工程施工及投产工作。新建炼钢厂称为包钢
第二炼钢厂，主要设备将采用原首钢总公司
从美国加州钢厂购买的二手炼钢设备，并对
其进行修、配、改后进行建设。形成年产
200万吨钢规模，成为具有9o年代水平的
新型炼钢厂。
第二炼钢厂是与包钢薄板坯连铸连轧
(即CsP)项目相配套的工程，两个工程均
在新扩建的厂区内建设，在统一规划下分区
实施其共建或共用设施均采用统一建设方
式。
2 工程设计的主要原则及
设计范围
2．1设计的主要原则
经与包钢有关单位洽商，在工程设计范
围及工艺配置控制水平上按如下原则进行。
(1)为充分发挥薄板连铸连轧的能力，
炼钢厂每年需向连铸机提供炼钢钢水208万
吨。
(2)炼钢厂为薄板坯连铸连轧提供精炼
用钢水，钢的品种为冷轧用钢、管线用钢、
· 22 ·
热轧结构钢及部分低硅钢。
(3)在满足工艺先进、适用、可靠的条
件下，尽量充分利用购买的加钢二手设备，
并按生产工艺要求对二手设备进行修、配、
改。
(4)二炼钢厂布局要与CSP工程相匹
配，做到工艺及物料流程顺畅。二炼钢厂的
转炉出钢跨与CSP工程的连铸机钢水准备
跨共跨，以(11．5)线为两个工程的建设
分界线。
(5)根据生产品种需要，铁水系统在高
炉区进行铁水脱si后，在炼钢车间内进行
铁水罐脱硫处理。
(6)废钢由包钢现有废钢加工间加工并
装入铁路槽车内，分类编组运进炼钢主厂房
加料跨。
(7)散状原料及铁合金分别由火车或汽
车运进贮料间，经皮带通廊运进炼钢主厂
房。
(8)转炉煤气采用原有湿法净化工艺
后，设转炉煤气回收设施，并增设--一级静电 除尘，将转炉煤气提供给CSP工程中加热
炉使用。
(9)二炼钢工程所需压缩空气与CSP工
程一起考虑，在现一炼钢空压站内扩建一台
350m31h空压机。
(1O)炼钢炉前快速分析室内考虑承担
CSP工程中钢样分析任务。
(11)炼钢区采暖使用现包钢热水管网
中提供的热水。
(12)转炉炉渣采用包钢现有16 渣罐
车运出。
(13)转炉污泥及二次除尘灰采用汽车
运输。
(14)厂区供电由现有1lOkV总降变电
站供电解决。
(15)二炼钢厂区内使用中国国家标准
的电源。
(16)炼钢自动化控制部分为在原控制
方式及原理基础上，配置新设备。
(17)厂区消防由包钢统一考虑。
(18)炼钢生产所需各种动力、原辅材
料均由包钢现有生产设施提供。
(19)厂区铁路及公路按新区规划统一
布置。
(20)各种专用车辆，如铁水罐车、渣
罐车、铁路平板车、机车、载重汽车等，要 考虑包钢现有设备现状条件。
2．2主要建设项目及设计范围
包钢二炼钢工程除由北京首钢设计院负
责大部分主要设施外，部分公辅设施在CSP 工程中统一考虑。其中首钢设计院负责建设 的工程项目及设计范围如下：
炼钢主厂房；
炉渣跨；
炼钢主控楼； ．
散状原料间、铁合金库及皮带通廊；
8×104m3干式煤气柜及柜后转炉煤气
电除尘和加压站；
氧气、氩气及氮气贮存、调压设施：
转炉污水处理设施；
转炉二次除尘设施：
新增空压站；
厂区供配电系统；
转炉联合泵站；
厂区综合管网；
厂区地下管网；
配料站改造；
厂区公路及铁路和厂区运输。
3 炼钢设备的选择及主要修配
改内容
3．1炼钢设备的选择
根据我国目前炼钢制造能力及包头地区
炼钢原、燃料供应条件，包钢二炼钢选择氧 气顶底复合吹炼转炉作为炼钢设备。
经计算，采用200t转炉配置，按“一
吹一” 组织生产，可满足向包钢CSP工程 的一台双流薄板坯连铸机提供钢水的要求。 该台连铸机正常浇钢时间为34～46min，平
均为40min，与2Ot转炉40rain的冶炼周期
基本匹配。由于在转炉设计上采用了溅渣护
炉、挡渣出钢、快速更换氧枪、复合吹炼等
技术后，不论是在年作业率及冶炼周期调整
上，均能适应连铸机的生产要求。
根据以上情况，并经国家有关部门协调
组织，本着有利于国家、有利于企业的精
神，包钢与首钢签订了美国加州钢厂二手炼
钢设备转让协议。为此，本工程的主要内容
是围绕着采用加钢二手设备后，在进行修、
配、改的同时，补充完善公辅设施，建设二
炼钢厂。
3．2二手设备主要修配改内容
原加州钢厂建于七十年代末，在工艺、
设备装备及控制技术上均属于8o年代水平， 为与薄板坯连铸连轧机匹配，并结合包钢对
本工程的要求，主要修配改内容如下：
(1)取消混铁车运送铁水，采用2×
13Ot混铁炉及lOOt铁水罐车运输、贮存铁
水。
(2)增加铁水脱硫工艺设施。
(3)取消废钢露天栈桥及废钢转台，采
用铁路平板车将废钢直接运人炼钢主厂房。
(4)取消原加钢散状料称量小皮带，采
用称量斗加电振下料操作设施。
(5)改扩建散状料间，铁合金库。
(6)增加付枪设施。
(7)转炉改为顶底复合吹炼。
(8)转炉增设挡渣出钢设施。
(9)增设转炉煤气回收设施。
(10)转炉煤气风机增设变频装置。
(11)转炉二次除尘风机配备国产电机。
(12)炼钢主厂房结构尽量利用原二手
设备中旧有厂房柱、吊车梁、屋架、墙板
等，增设铁水间、渣跨及废钢准备区厂房。
(13)转炉污水处理设施中取消辐流沉
淀池处理工艺，改为较为先进的高效斜板沉
淀器处理工艺。
(14)转炉主控室由炉后设置改在国内
常规的炉前设置方式。
(15)增设炉前化验及快速分析设备。
(16)增设钢包内衬整体捣打成型设备。
(17)采用16m3标准渣罐出渣。
(18)将水冷烟道改为汽化冷却烟道。
(19)增设车间内事故钢水、铁水处理
条件。
(2o)废钢电磁吊车利旧改造。 ‘
(21)转炉加铁水吊车，加废钢吊车利
旧改造。
(22)部分电气设备如变压器、操作柜、
开关柜等在工艺参数许可条件下，经修配改
后使用。
4 设计中采用的新工艺、新技术
(1)采用车间内铁水罐进行脱硫及铁水
扒渣处理的设备和技术。
(2)转炉采用顶底复吹工艺。
(3)转炉采用副枪控制设备及技术。
(4)采用转炉挡渣出钢技术。
(5)采用转炉炉衬综合砌筑技术及上修
式内衬修炉塔设备。
(6)采用转炉溅渣护炉工艺技术。
· 24 ·
(7)采用激光测厚仪监测炉衬厚度技
术。
(8)转炉烟气进行湿法除尘及煤气回收
设施。
(9)车间内二次烟气设除尘装置。
(10)采用钢包在线烘烤，保证红包出
钢。
(11)采用钢包内衬整体成型工艺及设
备。
(12)转炉冶炼采用活性石灰炼钢工艺。
(13)钢样、铁样采用风动送样系统，
结果可进行信息传递及显示。
(14)主要工艺设备采用两级计算机实
现自动化控制并预留与管理级计算机的接
口。
5 炼钢厂工艺及设备概况
5．1生产规模及产品方案
根据新建的二炼钢厂与薄板坯连铸连轧
工程配套进行生产这一原则，二炼钢厂按
“
一吹一” 组织生产，年生产纲水208万吨， 经LF等精炼设施处理后，供连铸机使用。
为此，炼钢车间所生产的钢种，均为适宜板
坯连铸用的钢水。主要钢种为冷轧钢板用
钢、管线钢中卷管用钢、热板结构钢板用钢
及低硅钢薄板用钢。
5．2车间组成、工艺布置及生产操作流程
5．2．1车间组成及天车配置
炼钢车间由主厂房及辅助设施组成。主
要包括：炼钢主厂房、转炉主控楼、散状料
地下料仓及铁合金库、皮带机通廊转运站、
主变电站、污水处理站、煤气回收、气柜及
加压站、转炉二次除尘、联合泵站等。
主厂房由铁水间、加料跨、炉子跨、出
钢跨、炉渣跨及主控楼组成，各跨间有关参
序 跨间名称 跨度 长度 面积 轨面标高 吊车轨距 吊车台数×吨位 备注
号 (m) (m) ( ) (m) LK (m)
l 渣跨 24．13 9r7．54 2353．6 l1．43 20．42 1×75伪￡
2 混铁炉跨 23．O 81．38 1871．7 1O．93 20 2×125，3ot
1×13．6t
3 加料跨 24 l1．43 18．70 1×9t ． 13 245．98 5935．7 27 ． 4 20．42 2×295，68t 1×1 t
4 转炉跨 23．3 140．21 3266．9 6．1 1×36．3／13．6t
5 出钢跨 24．13 164．6 39r71．8 29．26 20．42 2×295，68t 不含CSP
6 合计 17399．7 5．2．2工艺布置
详见图l炼钢厂工艺布置图。
炼钢主厂房主要完成废钢准备、铁水供
应、炉渣处理、钢水冶炼等工艺过程，并进
行修包、修炉、烘烤等辅助作业。
渣跨为单独的单跨厂房，设有两条铁路
线作为渣跨的炉渣线，钢渣用火车外运。
铁水准备区域布置在炼钢主厂房的右
端，由加料跨的一部分及紧靠加料跨的混铁
炉跨组成。
混铁炉跨设有2条铁水运输线。2座
1300吨混铁炉，混铁炉的出铁方向设有一
台铁水包车及相应的除尘设施。
加料跨的左侧为废钢准备区域，设有2 条废钢运输线，此区域为低跨厂房。
中部是炼钢操作主平台，该跨的外侧设
置了炼钢主控楼。
炉子跨左端低跨为氧枪检修间，右端低
跨布置铁水预处理设施，中间为高跨厂房，
设有6层平台，布置炼钢主体设备。地平放
置炼钢水泵房、转炉冷却水箱、炉下车系统
及两部电梯。
5．2．3生产操作流程
生产操作流程见图2流程图。
5．3主要设备概述
5．3．1转炉及倾动机构
转炉及倾动机构采用原加钢二手设备，
为配合进行复吹工艺，主要增加气一水旋转
接头，复吹配管，转炉炉底砖孔等改造，设
备主要参数及性能如下：
转炉公称容量：210t；
转炉炉壳直径：8267．7,r~rn；
转炉炉壳总高：11486nan；
托圈直径：ltll2nen；
托圈高度：26 ；
砌砖后内径：5977nnn；
内衬容积：228m~；
炉衬砖总重：630t；
倾动方式：四点啮合全悬挂扭力杆传
动；
工作力矩：nutx410t．m；
倾动电机：4×ll0kw DC230v；
倾动速度：1．5m-~p；
转炉水冷位置：托圈、耳轴、炉帽、炉
口：
最少工作电机台数：2台；
设备总重：710t。 ’
5．3．2氧枪及传动装置
氧枪系统由一个工作枪和一个备用枪组
成，全部为利旧设施。氧枪提升卷扬由直流
电机驱动，传动装置带有测速电机、自整角
机和主令控制器电器控制设备。传动底盘带
有氧枪旋转锁紧机构及保证氧枪升降平稳的
液压缓冲机构。
在氧枪升降小车上设有防止坠枪的摩擦
轮机构，在卷扬钢丝绳固定端设有拉力传感
器，用于断绳和松绳报警。
氧枪旋转传动由交流电机驱动，传动装
置中配有主令控制器，用于旋转位置的控
制。
枪体直径：273mm；
枪体长度：22448~ ； 氧气压力：1．0～1．2Mpa；
氧气流量：44160m3／h；
冷却水压力：1．3—1．5Mpa；
冷却水流量：350t／h；
提升速度：26．9m／h；
提升电机：锅．7kw DC230v；
旋转速度：3．69~／s；
旋转电机：3．1kw AC380v；
5．3．3转炉烟气收集及冷却设备
为收集转炉在吹氧炼钢过程中产生的大
量烟尘，在转炉炉口上方设有烟罩及烟道系统。该系统采用原加钢二手设备，并根据工艺要求，由软水冷却改为汽化冷却，增加副枪孔，其主要组成如下：
水冷罩裙；
活动烟道及液压升降设备；
汽化冷却固定烟道；
冷却环；
烟罩横移台车；
烟道冷却水系统；
烟道之后，设有烟气除尘及煤气风机等
设备。 ．
横移烟道尺寸如下：
上口直径：'／,3292mm；
下口直径：63769mm；
总高：8992mmo 罩裙主要尺寸如下：
下口弯点直径：'／4566mm；
上口内直径：~4175mm；
总高：ll80mm；
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固定烟道主要尺寸：
烟道直径：'b3254mm；
烟道总长：31530mm；
烟道进出口水平距离：10722mm。
5．3．4 1300t混铁炉设备
1300t混铁炉主要由炉体，回转传动机
构、支撑底座、妒顶盖卷扬，炉顶平台，干油润滑系统及燃烧系统组成，设备重约
3(~t／台。设备参数见表2。
亭号 项目 单位 数值 备注
1． 混铁炉公称容量 t l30o 2． 混铁炉座数 座 2
3． 混铁炉自重 t 一360 I不参 吉霸
4． 炉壳最大长度 nm l0勃D 5． 炉壳最大直径 nm 7640 6 炉壳最大长度，
． 炉壳最大直径 1．377 7． 炉衬内腔铁水重量 t —l258 8． 漉铁咀内铁水重量 t 一31．0 9 炉衬内腔铁水容树
． 炉衬内腔容积 0．刀2 10 铁水液面至炉壳几
． 何中心线距离 m l400 炉体回转角度：最 3D度向前
l1． 大操作角度，极限 钉度向前
回转角度 一5度向
后
12． 漉铁咀端部圆周速 m／s 0．05 度
l3． 齿条线速度 nI，S O．O46 14． 电机功率 kw 52 交 流
38Dv
l5． 总传动比 532．85 5．4炼钢厂工艺控制水平
按工艺流程及设备设置，炼钢厂共分为
散状料、铁合金储存系统，散状料、铁合金
加料系统，铁水供应系统，铁水脱流扒渣系
统、转炉本体系统，转炉复吹系统、氧枪系
统、副枪系统、转炉烟气净化冷却系统，转
炉煤气回收系统，汽化冷却系统等1O个工
艺控制系统单元。各单元分别采用PLC控
制。控制分自动控制和手动控制两种， 自动 控制系统分为二级控制，基础自动化系统和 过程控制计算机系统，并预留与生产管理机
的接口。
基础自动化作为直接控制级：它使用
PLC和彩色CRT为操作站，其主要功能是
在控制室对各工艺过程进行顺序控制、连续
监测操作、完成设备间的连锁， 以保证设备 安全有效的运行。另外还有人机对话和数据
通讯(包括向上位机送信号和接收上位机的
设定信号等)。
过程控制级：其主要功能是收集来自控
制级信息、数据；对炼钢过程优化(包括数
学模型计算和设定控制)；对生产过程进行
跟踪和操作指导；化验室数据管理；打印报
表和数据通信等。
控制级操作方式分为就地手动操作和远
程手动操作及自动操作3种方式。
就地手动操作：由操作员在设备旁通过
机旁操作箱完成对设备的操作。此种操作用
于设备调试或事故处理。
远程手动操作：由操作员在控制室CRT 上通过键盘及相应的画面按钮来完成对局部
或单体设备的操作。
计算机(自动)方式：由过程级向控制
级发送设定值(设定值需经操作员确认)，
控制级据此来控制不同的设备。
6 车间主要技术指标
6．1车间主要工艺参数
车间转炉座数：l座；
转炉公称容量：210t；
转炉平均出钢量：2lOt；
车间转炉吹炼制度：l吹l；
转炉冶炼周期：40rain；
其中：吹氧16—18rain；
溅渣护炉3rain；
转炉日最大出钢炉数：36炉；
转炉日平均出钢炉数：33炉；
转炉年有效作业天数：300天；
车间年工作天数：338天；
车间年产合格钢水量：208万吨。
6．2车间主要原料消耗
吨钢铁水消耗：970kg；
吨钢废钢消耗：ll0kg；
吨钢石灰消耗：6okg；
吨钢铁合金消耗：15kg；
吨钢萤石消耗：3kg；
吨钢轻烧白云石消耗：20kg；
吨钢焦碳消耗：0．2l【g；
脱硫剂消耗：3．5kg；
保温剂消耗：O．6kg；
转炉炉衬砖消耗：O．6l【g；
补炉料消耗：0．5kg；
其它耐火材料消耗：8．0kgo 6．3车间主要技术指标
转炉炉龄：5000—8000炉；
转炉炉容比：一1．1 ，t；
吹炼一次命中率：一90％；．
复吹率：100％ ；
钢水合格率：100％ ；
挡渣合格率：一9o％ 。
7 工艺设计特点
炼钢厂工艺设计采用目前国内国际先进
的四位一体流程，即铁水脱硫— 顶底复吹转
炉一钢水二次精炼一薄板坯连铸连轧一对一
的配置。
7．1采用全连铸技术以连铸为中心
贯彻以连铸为中心的设计思想，采用红
包出钢和钢包出钢底吹氩设施。
在工艺布置上，注重工艺流程的顺畅、协
调。主厂房内炼钢所需的原材料分别由各跨
间的两端进入。各跨、平台间配备了过跨车、电梯、叉车、电葫芦和悬挂吊车等设备与设
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施。这种布局使整个工艺系统有序衔接，物
流均衡，设备的操作、维护和检修方便。满足 了全连铸炼钢车间快节奏生产的要求。
7．2铁水供应满足要求。工艺布置独特、可靠 依据包钢要求，混铁炉采用一侧兑铁另
一侧出铁的形式并布置在转炉的一端，高炉
铁水由混铁炉间进入炼钢主厂房由吊车兑入
混铁炉。另一侧的出铁嘴则在转炉加料跨。
当混铁炉检修时，通过加料跨铁路，铁水直接 倒入铁包，兑入转炉内。
在转炉跨有配备了铁水脱硫扒渣设施，
铁水在兑入转炉前进行脱硫扒渣处理。
7．3转炉先进可靠且留有发展余地
转炉为对称炉帽、直筒形炉身，采用大的
炉容比和高径比，利于生产操作和发挥设备
潜力。转炉采用水冷炉口及水冷炉帽等技
术。
倾动机构为带有扭力杆缓冲止动装置的
全悬挂形式，4台直流电机驱动、调速，转炉 易于操作且有较高的可靠性。
7．4注重环境保护
烟罩、烟道采用密闭软水冷却和汽化冷
却，采用可靠的湿法除尘技术，对转炉一次烟 气进行处理，并设有煤气回收及二次除尘设
施。
7．5控制系统简单可靠
采用以PLC为核心的控制系统，对各工
艺系统按控制单元进行控制。由基础自动化
系统完成各工艺过程顺序控制、检测和设备
间的联锁，而对数据的收集、生产报表的打印
等由过程级来完成。可实现自动、远程手动
和机旁手动三种操作方式。
配置了工业电视、对讲、广播等通讯设施
以满足生产的需要。
8 结 语
包钢二炼钢工程是我院对外承揽的第一
个上亿元工程，同时也是第一个总承包工程，
该工程不论是对我院还是对包头钢铁公司都
是一个十分关键十分重要的项目，包钢二炼
钢工程的顺利投产，标志着我院具备了承担
重大工程项目的能力，为今后走入市场提供
了重要业绩，为今后承包工程积累了丰富的
成功经验。
设计、设备供货及与施工的蘩密结合，可
以有效的提高设计优化水平，缩短工期 提高
建设效率。另外，不断跟踪国内外新工艺、新
技术、新设备、新材料的发展，重视技术储备
以及国内外新上项目的信息，有利于减少设
计投入提高设计质量和经济效益。
包钢３号高炉通过扩容改造（容积由１８００ｍ＾３扩至２２００ｍ＾３），技术装备水平大为提高。由于采用矮胖型高炉以及不断改善原燃料条件和优化高炉操作，３号高炉开炉达产顺利，投产２０天利用系数就达到了１．７００，之后又连续１２个月的平均利用系数达到１．８１０。这使包头特殊矿高炉冶炼技术指标取得了突破，达到了普遍矿的冶炼水平，开创了包头特殊矿冶炼的新阶段。 (共5页)
