大型高炉汽车“一罐到底”运输铁水方式探讨

大型高炉汽车“一罐到底”运输铁水方式探讨王耀峰（中冶南方工程技术有限公司，湖北武汉430223）摘要：通过分析曾经参与的大型高炉采用汽车运输铁水的可行性研究实例，从“一罐到底”汽车运输方式的提出、汽车运输铁水方式的总平面布置、车辆运行方式及运行的有关规定、运输出现故障的分析等方面对此种运行方式进行初步探讨。

关键词：大型高炉；一罐到底；汽车运输铁水1 “一罐到底”汽车运输铁水方式的提出钢铁企业“ 一罐到底”方式运输铁水，是指利用炼钢钢水包装运铁水，将高炉铁水的承接、运输、缓冲贮存、铁水预处理、转炉兑铁水及铁水保温等功能集为一体。

取消了炼钢车间倒罐坑和铁水倒罐作业，缩短了工艺流程，减少了温降、铁损、烟尘排放点。

本方式中按照铁水罐车辆载体的不同又分为以下几种形式：1）“一罐到底”铁路运输铁水方式。

该种运输方式在国内沙钢、曹妃甸、涟钢等厂已采用。

2）“一罐到底”过跨车运输铁水方式。

该种运输方式采用自行式轨道铁水罐车运输铁水，江西新余钢铁厂2×2500 m3高炉与炼钢之间已采用此种运输方式。

3）“一罐到底”汽车运输铁水方式。

该种运输方式采用汽车做为铁水罐的载体运输铁水，此种方式国内外已有应用实例：美国某厂采用320 t汽车运输铁水，该车由Kress公司制造；巴西CSV 厂高炉采用450 t 汽车运输铁水，该车由德国Kirow公司制造；江苏兴澄特钢厂380 m3和530 m3高炉采用180 t汽车载运100 t铁水罐运输铁水，该厂新建3200 m3高炉采用汽车载运150 t铁水罐运输铁水。

曾参与的可研设计的国内某厂拟建2座5500 m3高炉，年产生铁898万t。

考虑到汽车运输铁水灵活，总图布置紧凑，运输短捷等优点，故对汽车运输铁水进行了可行性研究。

可研中铁水拟采用总重为500（t 铁水罐重+ 铁水重）的铁水运输汽车。

由于500 t铁水运输车辆国内外均无使用先例，尚需进行研制，方案设计中暂按某重工机械公司提交铁水运输车辆初步资料进行设计。

该铁水罐车主要结构特征如下：外形尺寸为长20430 mm，宽6000 mm，高5250 mm；双驱动，2个驾驶室；总轴数为12根；液压转向，最大转向角度为±70°，转向轮轴数为12根（全轮转向）；外转弯半径≤12.75 m；最大牵引力为650 kN；满载最高车速为5km/h，空车最高车速为12 km/h；最大爬坡度为4%；该车由机架结构及平台覆盖板、驱动系统、转向轮架和转盘、轮胎、转向系统、制动系统、驾驶室、电气系统、液压提升系统、液压油冷却器和液压油箱等部分组成，轮胎为实心轮胎。

2 汽车运输铁水方式的总平面布置本次可研中汽车运输铁水有多种总平面布置方案，以下为具有代表性的两个总平面布置方案的举例（总平面布置中竖向高差为0）。

2.1 总平面布置一（见图1-1）2座高炉中心线与厂区主轴线成55°夹角（类似铁路运输铁水中的半岛式布置），2座高炉中心间距为380 m。

高炉上料主皮带中心线与出铁场中心线一致。

高炉煤气布袋除尘器及TRT系统布置在2座高炉出铁场的西北侧。

出铁场布袋除尘器分别布置在2座高炉出铁场的东北侧。

高炉主控楼分别布置在2座高炉出铁场西南侧。

热风炉系统分别布置在2座高炉出铁场的南侧。

集中水泵房和矿、焦槽系统由南往北布置在高炉区域的南侧。

2座高炉出铁场与煤气系统之间分别布置上出铁场引道桥。

鼓风机站、煤粉喷吹系统和空压站布置在2号高炉的南面。

铸铁机布置在高炉区的北面，靠近炼钢主厂房处。

在高炉区域北面由西向东布置重车走行线，宽度32 m，共4车道。

空车走行线，宽度32 m，共4车道，从2号高炉东侧至高炉区域南面，分别进入2座高炉出铁场外面停车调度场。

每个出铁场下均设置4条铁水罐车公路停放线。

2.2 总平面布置二（见图1-2）2座高炉中心线与厂区主轴线平行（类似铁路运输铁水中的一列式布置），2座高炉间距为240 m。

上料主皮带与高炉中心线呈一定夹角布置。

其他设施尽量靠近高炉本体布置。

在2座高炉中间区域布置重车走行线。

空车走行线布置在2座高炉两侧。

每个出铁场下均设置4条铁水罐车公路停放线。

2.3 两种总平面布置方案的比较1）车辆运行顺畅性：方案一中出铁场中心线与重罐车辆行车道成125°夹角，较方案二中90°夹角运行顺畅些。

2）车辆运行距离：方案一重罐车平均运行距离为950 m，方案二重罐车平均运行距离为800 m，方案二运行距离较短。

3）炼铁工艺角度：方案一热风主管长度为153.5 m，仅1个125°折点，管道顺畅，管道支架容易布置；方案二热风主管长度为168 m，2个90°折点，管道不顺畅，阻损比方案一大。

两种总平面布置均能满足车辆运行要求，各有优缺点。

布置时，可根据具体情况因地制宜做出更合理的总平面。

3 汽车运输方式及车辆运行等有关规定3.1 车辆运行的有关规定1）不允许车辆驾驶员在驾驶室内驾驶车辆从铁水摆动流嘴下通过。

2）避免空、重罐车辆交叉运行，空、重罐车辆均在独立的车道上行驶。

3）考虑出铁场下为煤气区域，为避免出现人身安全事故，待受铁水的空罐车辆停放在出铁场端头外侧。

3.2 车辆进出出铁场方式的选择车辆进出出铁场可以采取两种方式，即：空、重罐车均从出铁场一端进出（方式一）；空车从出铁场一端进入，重车从出铁场另一端开出（方式二）。

3.2.1 方式一此种方式的调度顺序是：重车从出铁场下开出，轻车开到出铁场端部对好车道位后，驾驶员从车辆前进方向的驾驶室下来，进入另一个驾驶室，将车辆倒开至出铁场摆动流嘴下待受铁水。

3.2.2 方式二此种方式的调度顺序是：轻车提前开至出铁场一端，对好车道位后等待，在重车开出出铁场的过程中，轻车可立即倒开至出铁场摆动流嘴下待受铁水。

3.2.3 两种方式的比较1）方式一比方式二车辆调度环节多，从重车开出到空车配到位，方式一比方式二多花10 min，方式一调车作业不够顺畅，方式二车辆运行顺畅。

2）对于铁口跑大流和半罐铁水调车作业紧张的矛盾，方式二可以有效解决，方式一解决较困难。

3）方式一空、重罐车均从出铁场一端进出，在调车作业过程中，存在出现车辆碰撞的可能性；方式二空、重罐车走行不同的通道，出现车辆碰撞的几率几乎为零。

综合比较，推荐方式二。

4 车辆调度作业时间及车辆台数的确定4.1 车辆调度作业时间日出铁次数为12次；每次出铁的间隔时间为1440÷12=120 min；单个铁口出铁的间隔时间为120×2=240 min；最低出铁速度为6 t/min；最快出铁速度为12 t/ min；每罐装铁水280 t。

4.1.1 第一台罐车作业时间1）空罐车点检时间：10 min。

2）提前配罐时间：开铁口前30 min，须有2 个空罐车配到摆动溜槽下面。

3）罐车装铁水时间：280÷6=46.7 min（铁流速度为6 t/ min）。

4）重罐车从出铁场下出来时间：≤1 min。

5）罐车在路上的运输时间：重罐车车辆运行距离为0.8 km，空罐车为1.2 km；罐车运行速度为4 km/h（重罐），10 km/h（空罐）；运行时间为0.8÷4×60+1.2÷10×60＝19.2 min。

6）炼钢车间作业时间：20 min。

则第一台罐车运行周期（第一次出铁配罐到位到第二次配罐到位的时间）为：10+30+46.7+1+19.2+20=126.9 min。

4.1.2 第二台罐车作业时间第二台罐车的作业时间与第一台罐车的区别在于：罐车装铁水时间为280÷8=35 min（铁流速度为8 t/ min）；第一台罐车出铁水时间为47 min，第二台罐车同时在摆动溜槽另一侧等候，其余均与第一台罐车的作业时间一致。

故第二台罐车的作业时间为：10+30+46.7+35+1+19.2+20=161.9 min。

4.1.3 第三、四台罐车作业时间第三、四台罐车的作业时间与第一台罐车的区别在于：罐车装铁水时间为280÷12=23.3 min（铁流速度为12 t/ min）；空罐车进入出铁场摆动溜槽下的时间≤1 min；无提前配罐时间，其余均与第一台罐车的作业时间一致。

故第三、四台罐车的作业时间为：10+1+23.3+19.2+1+20=74.5 min。

4.1.4 第五台罐车作业时间一般最后一罐铁不可能装满，因此，最后一罐不会进入炼钢车间，而是继续停留在原位，等待下次出铁时接受铁水。

4.2 汽车数量的确定考虑高炉出铁的连续性和摆动溜槽的工作方式等原因，为保证正常出铁，当某个铁口出铁时，该铁口随时需要保证至少3台铁水罐车停放在高炉区域，即2台铁水罐在出铁场下，同时1台在出铁场外随时等待受铁。

根据车辆调度作业的时间，通过配罐作业表进行编排，得出每座高炉所需工作罐车数量为8台。

考虑到铁水运输用汽车的安全可靠性，每座高炉另外配备用及检修用罐车共4台，因此2座高炉共需罐车24台。

为安全、可靠，计算车辆台数所假定的有关数据按偏保守取值。

5 汽车运输铁水故障分析5.1 出铁口故障铁水罐装满铁水，摆动溜槽无法转动，泥炮又出现故障无法堵铁口时，铁水继续流下，溢出铁水罐。

由于受汽车结构和出铁方式的限制，罐车不能开出，如果强行开出，铁水跌落到罐车上和另外一个驾驶室上，将会造成更为严重的后果，且铁水罐车开出后，空罐车不可能配到位，大量铁水落地。

如果仅解决少量铁水溢出铁水罐，可在罐车的放罐外侧设置导流槽，使铁水通过导流槽落地，这样只会烧坏罐车轮胎。

轮胎一旦被烧坏，依靠车轮龙骨可以将罐车开出出铁场。

5.2 汽车本身故障据初步了解，车辆的主要故障是液压管路破漏、电气故障及驱动装置故障等。

该车为双驱动，其中一套驱动装置一旦出现故障，另一套驱动装置仍可将车辆驱动，只有当两套驱动装置全部出现故障或驾驶室需穿过摆动流槽下时，方需用其他车辆将该车牵引出出铁场。

6 结语“一罐到底”汽车运输铁水不仅具有铁路“一罐到底”减少铁水容器周转时间，加快生产节奏，减少环境污染等优点，而且还具有占地面积小，调度灵活，折返和迂回运输作业少，运行安全等优点。

大型高炉采用汽车运输铁水方案是可行的，但是欠缺实践检验，同时影响实现汽车运输铁水方案的关键是车辆的可靠性，因此需要抓紧对车辆的开发研制。