1、铁钢工序“一罐制”的来源和定义
1.1铁钢工序“一罐制”的来源
沙钢成立于1975年，前身是张家港锦丰镇轧花厂，2001年沙钢完成了企业改制，此时沙钢拥有2座380m3高炉，一条从英国比兹顿钢厂买进的75吨电炉炼钢、连铸、连轧短流程生产线、一条从德国引进的亚洲最大的90吨超高功率竖式电炉炼钢、LF精炼、连铸、连轧高速线材生产线等设施和与韩国浦项制铁合资的冷轧不锈钢薄板厂。
德国蒂森克虏伯公司(TKS)位于多特蒙德的赫茨钢厂创立于1873年，曾经是德国第三大钢厂，1944年遭盟军轰炸，二战后重建，拥有3万多名员工，该厂汽车用板深冲钢板等产品在欧洲享有盛誉，主要生产线是一条具有80年代先进水平的650万吨长流程钢板生产线，集烧结、焦化、炼铁、炼钢、连铸、热连轧配套于一体，因为该厂远离海岸，人员、原材料成本过高，失去竞争力，才关停出售。2001年，沙钢花费数千多万欧元，整体买下了赫茨钢厂，从此拉开了被称为“欧洲战后最大规模的工业拆迁”的序幕。
沙钢北区650万吨钢板系统工程就是利用买进的赫茨钢厂的铁钢轧和烧结的主要设备进行修配改并和国内外钢铁冶炼先进工艺技术及设备修配改升级配套而成。项目由3×2500m3高炉、3#、4#、6#原料场、174m2、150m2、2×360m2烧结机、6×55孔焦炉、3×180t转炉、1750mm热轧板带、5m宽厚板厂生产工艺线、活性石灰、矿渣粉磨、能源综合利用环保电厂、氧气站、空压站和全厂的总图运输、给排水、燃气、热力、供配电等相应的公辅配套设施等组成。2002年开始分二期建设，2004年3月一期工程投产，2005年7月全线投产。
沙钢北区650万吨钢板系统工程除码头、烧结、焦化等外由中冶南方工程技术有限公司总体负责设计，整个项目占地面积仅有约250万m2，是要在原规划的200万吨钢铁项目的版图上完成，寸土寸金，如何将高炉、转炉的布置尽一切可能优化和紧凑，摆在了业主和设计院面前，除了占地紧张，还需要将从多特蒙德的赫茨钢厂搬迁回来的数十个180t炼钢用的铁水包用在该工程上，经过业主和中冶南方多个专业几十次讨论、研究和类比相似工程，并对照结合沙钢成功发明的"一种短流程电弧炉钢厂"的创新流程设计理念，创新设计了铁钢工序“一罐制”工艺技术，该工艺技术彻底改变了常规高炉炼铁-转炉炼钢工序衔接的工艺流程模式，通过前期调研、设计论证、设计审查、高炉出铁情景模拟、铁水包车辆运行试验、铁水脱硫、铁水兑入转炉控制计算等设计、设备修配改及制造、工程建设、试生产、生产及管理等阶段，2003年在国内首次成功设计、成功实施了“铁钢工序一罐制”工艺技术，为沙钢强企打下良好基础。
1.2铁钢工序“一罐制”的定义
铁钢工序“一罐制”工艺就是用炼钢转炉兑铁水的铁水包代替高炉的铁水罐，炼钢转炉兑铁水的铁水包合二为一，优点一是铁钢工序之间没有二次倒罐环节，减少了倒罐作业，避免因倒罐引起的铁水温降，避免因倒罐而增加的倒运时间，避免因倒罐引起的环境污染，取消了倒罐间，相应取消了倒罐间的环境除尘等相应配套设施；二是高炉的铁水罐和转炉炼钢的铁水包合二为一，节省了设备投资及维护，同时取消了炼铁区域的铁水罐修理及配套设施，铁水包可在炼钢厂房内维护维修。这两大优点既节省大量土地又减少了生产环节 ，从而达到有效节省基建投资、降低生产成本和节能减排的目的。
沙钢的650万吨钢板工程采用铁钢工序“一罐到底”工艺，炼铁的三座2500m3高炉和炼钢区三座180t转炉均采用一列式平面布置，高炉与转炉炼钢厂距离最近点为330m，最远点为800 m ，铁水罐运输铁路绝对长度1500 m（包括车辆调度，机车修理），吨钢占地只有0.38m2/t钢，远远低于国内同类钢企吨钢占地约1.2m2/t 钢指标，从基础上实现降低生产成本和节能减排。
2、铁钢工序“一罐制”的创新点
2.1 生产流程创新
铁钢工序“一罐制”工艺技术创新了铁钢工艺衔接工序，在国内是首次提出和实施。采用炼钢转炉铁水罐直接从高炉出铁场接收铁水后，运到炼钢车间进行脱硫再直接兑入转炉，取消了炼铁区域铁水包修理设施、取消炼铁厂与炼钢厂中间的铁水称量设施、取消了铁水倒包站设施、取消了炼钢车间的混铁炉的工艺，炼铁-炼钢生产节奏高度紧凑，自主创新了铁钢流程工序衔接工艺，使铁水温降小，生产成本低、节能降耗、环境保护达到最大化。
2.2设计创新
（1）高炉炼铁工序：首次创新设计适应铁钢工序“一罐制”工艺技术出铁场及装备，首次创新设计了铁水连续称重和雷达液面测量相组合系统，保证铁水装入计量准确和安全装载，稳定的铁水装入量为炼钢自动化控制创造良好条件。
（2）炼钢工序：炼钢车间不设置混铁炉，高炉来的铁水罐经脱硫后，直接兑入转炉；所有的铁水罐的修理、维护设在转炉车间。
（3）总图运输：创新采用炼钢的180t铁水包作为铁水运输工具，对车辆、轨道限界、道叉设置创新设计，并重点研究180t铁水车辆在准轨条件下运行的各种状况和适应650万吨铁钢工序“一罐制”的铁水运输调度制度。
2.3生产及管理创新
生产及管理创新主要包括高炉渣铁管理制度、出铁操作、高炉炼铁低硅冶炼、铁水精确计量控制、炼钢铁水脱硫、转炉吹炼制度、铁路运输调度等生产组织、生产协同和设备维护维修等内容。其中合理、先进的高炉出铁操作制度、精确的铁水计量控制、高效的铁水运输调度、稳定的铁水脱硫是生产管理创新的亮点。
3、铁钢工序“一罐到底”工艺设计
3.1铁口标高和出铁场设计
铁钢工序“一罐制”的铁水包车比高炉原来用的铁水罐车或鱼雷罐车高，按照“炼铁和总图运输设计规范”要求，出铁场平台梁最下沿标高（含隔热层）要高于铁水包车约1米。沙钢650万吨钢板工程炼钢是180t的转炉，所以高炉配备的铁水包车为180吨，外形尺寸（高×宽×长mm）为6050×5600×16000mm，高度和宽度比常规的高炉铁水罐车（4500×3700×9700）或鱼雷罐(4640×3600×25800)大，为了满足铁水运输的规范的最低要求，沙钢北区高炉的出铁场的平台结构下沿最低标高设计为7米，比正常设计的5.5米高出1.5米，因此铁口标高设计为11.6m也相应提高1.6米；铁路间距正常设计为5米，而本设计为7米，出铁场的跨度也相应要增大。受铁口标高和铁路线间距这两个硬性条件的约束，使得很多原设计使用鱼雷罐车、铁水罐车的高炉没法改为“一罐制”工艺的主要原因。
3.2铁水准确计量和控制设计
为了满足铁钢工序“一罐制”智慧炼钢生产对铁水罐装铁量的精准要求，需要在高炉出铁场内：
（1）配置灵活可手动的电动或液压摆动流嘴，以应对高压高炉高出铁流速的状态；
（2）为了满足“一罐制”流程中炼钢180t转炉一包一炉和自动炼钢的需要， 要求180吨铁水包在出铁场下装载铁水量165t，称量误差≤0.5%，对铁水称量如此精确，通过反复讨论、比较，确定在高炉出铁场内配置连续称重和雷达液面测量相组合的控制系统。
（3）采用先进、可靠、达到称量精度要求的无基坑、连续轨道进行称重计量，由于称重区域面积较大、受力点分散，采用四单元称重叠加技术，为保证各受力点受力均衡，并对地基进行加固，设计采用整体道床，控制轨道不均匀沉降，确保称量数据精确。
（4）安装雷达测量液面仪，显示画面设置在炉前和高炉主控室，确保铁水包安全受铁。设计铁水包重量自动上网传输系统，随时查阅该包铁水重量及运转信息，为铁水称重管理提供良好手段。
4、铁钢工序“一罐到底”工艺的生产管理
4.1铁路调度的铁钢生产信息系统整合
（1）铁路调度系统：设置微机联锁集中控制方式，双机热备方式，各子系统所用计算机均为PC总线工业控制微机，保证铁路调度可靠和畅通无阻。
（2）自动化信息管理系统：先进的信息管理系统为铁水运输系统的安全、稳定运行提供后勤保障。“一包到底”信息化主要包括车站、道口信号控制系统、铁路机车无线作业系统、信号电缆绝缘测试系统、调车作业计划智能编排系统、车号自动识别系统、铁水包车实时跟踪系统等，各子系统信息在统一的平台上进行处理、决策、记录、分析和管理，使得日常操作更加简单，管理更加方便。
4.2炼铁、炼钢生产动态的平衡和协调
铁钢工序“一罐制”最大的难度是生产组织和协调；高炉炼铁是24小时连续生产设备，稳定、顺行是根本，设计的年生产作业为350天；转炉炼钢是一罐一炉，快速出钢，年有效作业天数为310天。通过炼铁、炼钢厂在生产实践不断摸索，不断调整，完善，取得了良好协同效果。
4.3 保护环境节能减排
采用铁钢工序“一罐制”，取消了高炉铁水罐到转炉铁水包倒包环节，一是减少了扬尘，二是没有倒包铁水温降，铁水温度比传统流程高约100℃，大大减少转炉炼钢能耗，同时铁水温度高，转炉可以增大废钢比例，从而使转炉炼钢工序顺利实现了负能耗炼钢。
5、铁钢工序“一罐到底”工艺的生产效果
2005年7月，沙钢650万吨钢铁项目铁、钢、轧全线贯通投产，是沙钢的生产工艺从短流程向长短流程相结合的过渡，实现了以棒线材为主向板线棒为主的产品调整，实现了产品质量、工艺装备的全面提升，提高了沙钢的核心竞争力，同时意味着沙钢从此步入千万吨级的钢企行列，成就了沙钢发展史上又一座新的里程碑。
沙钢北区650万吨钢板工程采用铁钢工序“一罐制”工艺技术按年产能力650万吨粗钢算，减少占地52.7万m2，降低一次性固定资产投资约4.6亿元，年增经济效益4..3771亿元；年减少能耗9.671万吨标煤，减少废气3482吨、CO2排放25.338万吨、 SO2排放1644吨年减少烟尘产生5560吨、排放33.6吨。
6、结语
铁钢工序“一罐制”工艺技术采用具备铁水承接、运输、预处理、转炉兑铁四位一体的铁水包，从出铁场下承接铁水，运到转炉炼钢车间，不倒包，进行铁水预处理后，铁水直接兑入转炉，取消了铁水罐车或鱼雷罐车，取消高炉区域的铁水包维修设施，取消了铁钢工序之间的称量设施，取消了铁水倒包站及除尘设施，取消了转炉炼钢车间的混铁炉。铁-钢界面简洁，工序高度衔接、平面布置紧凑，输送线路短捷、物料流程顺畅、铁水温降小。可以减少用地、减少固定资产投资、减少废气、烟尘排放、降低能耗； 铁钢工序“一罐制”工艺技术已被国内钢铁业界认可。沙钢中区改造工程、首钢京唐曹妃甸、涟钢、新余、重钢搬迁等项目采用该流程，经济、社会效益非常显著。
