楊永強(qiáng)，戚義龍，吳宏亮，楊勝義，樊晶瑩，梁長(zhǎng)賀

(馬鋼股份公司第三煉鐵總廠(chǎng) 安徽馬鞍山 243000)

燒結(jié)生產(chǎn)影響因素多，反應(yīng)過(guò)程時(shí)間短，速度快，且變化快的較復(fù)雜過(guò)程。燒結(jié)過(guò)程控制以及燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定與否直接影響到高爐爐況的穩(wěn)定順行，為促進(jìn)燒結(jié)過(guò)程控制穩(wěn)定和全面穩(wěn)定提升燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)，更好地服務(wù)高爐，馬鋼燒結(jié)自2014年開(kāi)始進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程體檢制度。對(duì)各體檢參數(shù)的趨勢(shì)進(jìn)行研判分析，對(duì)過(guò)程波動(dòng)因素進(jìn)行研判和溯源，做到對(duì)問(wèn)題的“對(duì)癥下藥”，強(qiáng)化預(yù)警以及預(yù)控調(diào)整，確保燒結(jié)礦實(shí)物質(zhì)量和過(guò)程控制穩(wěn)定性的有效提升，為高爐爐況基本穩(wěn)定順行奠定基礎(chǔ)。

1 原設(shè)計(jì)的燒結(jié)體檢

原設(shè)計(jì)納入體檢的參數(shù)主要包括：生產(chǎn)指標(biāo)檢查參數(shù)主要包括產(chǎn)量、作業(yè)率數(shù)等；質(zhì)量指標(biāo)檢查參數(shù)：燒結(jié)礦合格率、轉(zhuǎn)鼓、粒級(jí)、冶金性能、成分偏差等；操作和過(guò)程指標(biāo)檢查參數(shù)：粉燒比、機(jī)速、上料量、負(fù)壓、終點(diǎn)溫度、廢氣溫度偏差、水分、燃料配比、內(nèi)返率等；原燃料質(zhì)量指標(biāo)檢查參數(shù)：混勻礦質(zhì)量、熔劑的硅鈣鎂含量、固體燃料的平均粒級(jí)等。

根據(jù)上述三類(lèi)參數(shù)設(shè)置43項(xiàng)體檢指標(biāo)并制定各項(xiàng)指標(biāo)的上下限和預(yù)警范圍，當(dāng)指標(biāo)超出預(yù)警范圍進(jìn)行預(yù)警，并進(jìn)行干預(yù)和糾正。結(jié)合燒結(jié)經(jīng)驗(yàn)和體檢，設(shè)計(jì)燒結(jié)順行指數(shù)，采取對(duì)標(biāo)確定分值對(duì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、質(zhì)量指標(biāo)和燒結(jié)操作參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并形成體檢報(bào)告，同時(shí)采取相應(yīng)措施形成閉環(huán)控制。

2 基于多元分析的定量預(yù)判燒結(jié)體檢建立和優(yōu)化

因燒結(jié)過(guò)程是多因素交互作用的過(guò)程，原設(shè)計(jì)的順行指數(shù)僅能反映過(guò)程的狀態(tài)，但不能找準(zhǔn)引起燒結(jié)過(guò)程及指標(biāo)參數(shù)異常變化的原因，并及時(shí)進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)判和有針對(duì)性的有效控制調(diào)整，難以確保燒結(jié)過(guò)程的收斂控制。故需對(duì)燒結(jié)體檢技術(shù)進(jìn)行基于歷史數(shù)據(jù)的定量化預(yù)判方向的優(yōu)化，使其與生產(chǎn)實(shí)績(jī)更為貼近和符合。

2.1 基于多元分析的定量預(yù)判燒結(jié)體檢的技術(shù)思路

CSDA5.0精益生產(chǎn)系統(tǒng)分析優(yōu)化軟件根據(jù)偏最小二乘法的統(tǒng)計(jì)原理，進(jìn)行多元線(xiàn)性回歸、典型相關(guān)分析和主成分分析。其與主成分回歸不同的是，偏最小二乘回歸所提取的成分既能概括自變量的信息，又能很好地解釋因變量，并排除系統(tǒng)中的噪聲干擾。因此能夠有效地解決了自變量間多重相關(guān)性情況下的回歸建模問(wèn)題[1]。在基于偏最小二乘法多元分析建立燒結(jié)的定量預(yù)判體檢，其主要技術(shù)路線(xiàn)如下：

建立體檢分級(jí)控制：分為基本級(jí)體檢預(yù)警機(jī)制和核心參數(shù)定量預(yù)判級(jí)體檢預(yù)警機(jī)制，基本級(jí)體檢主要為各種原燃料質(zhì)量、燒結(jié)礦成分質(zhì)量、保供狀態(tài)等，將其納入到日常四班操作體檢管理中；特征核心參數(shù)定量預(yù)判級(jí)體檢主要以?xún)?nèi)返率、燒結(jié)負(fù)壓狀態(tài)、廢氣溫度控制偏差、成分控制偏差、燒結(jié)固耗、主抽電耗等為核心的體檢制度，其納入到技術(shù)組體檢管理責(zé)任范疇內(nèi)。

使用CSDA5.0精益生產(chǎn)系統(tǒng)分析優(yōu)化軟件，建立能夠反映燒結(jié)特征狀態(tài)的核心參數(shù)與其影響因素的多元分析的定量描述模型，在此基礎(chǔ)上形成預(yù)判和應(yīng)對(duì)調(diào)整機(jī)制。通過(guò)基于歷史數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)定量分析，可獲取某一體檢核心參數(shù)與多因素過(guò)程參數(shù)的定量關(guān)系式，依此為預(yù)測(cè)判斷基準(zhǔn)，若實(shí)際核心參數(shù)與基于當(dāng)前各多因素過(guò)程參數(shù)的預(yù)測(cè)結(jié)果突破一定的界定值時(shí)，進(jìn)行預(yù)警、調(diào)整應(yīng)對(duì)；其結(jié)果可靠，能夠從大量數(shù)據(jù)中獲取反映燒結(jié)的原理，較人為經(jīng)驗(yàn)判定更為有效；能夠直接判斷出核心參數(shù)異常變化超出預(yù)警界定值的原因，是哪個(gè)過(guò)程因素或多個(gè)因素交互作用和影響；可明確獲取在參數(shù)允許的范圍內(nèi)的干涉和后續(xù)調(diào)整，調(diào)整應(yīng)對(duì)的指向性明顯；可有效避免出現(xiàn)以往的特征參數(shù)異常時(shí)原因判斷不明、調(diào)整無(wú)策的現(xiàn)象?？傮w設(shè)置特征參數(shù)如下：燒結(jié)過(guò)程負(fù)壓、燒結(jié)礦R偏差、燒結(jié)礦FeO偏差、燒結(jié)固耗、燒結(jié)主抽電耗、燒結(jié)內(nèi)返率、燒結(jié)廢氣溫度偏差等。

以核心參數(shù)為基礎(chǔ)建立燒結(jié)順行評(píng)價(jià)體系。以核心參數(shù)當(dāng)前值與模型計(jì)算值判定得分，并以各核心參數(shù)得分按一定的權(quán)重計(jì)算順行指數(shù)。

式中：S為燒結(jié)順行指數(shù)；Qi為各特征參數(shù)得分的權(quán)重；Fi為各特征參數(shù)的判定得分。

同時(shí)在數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上形成各特征核心參數(shù)當(dāng)前實(shí)際值與預(yù)測(cè)值趨勢(shì)圖形顯示、預(yù)警提示；順行指數(shù)自動(dòng)評(píng)價(jià)輸出功能等；同時(shí)可考察影響各特征參數(shù)的主要因素進(jìn)行綜合排序，從而實(shí)現(xiàn)一定資源或工藝操作范圍內(nèi)可控調(diào)整，使其收斂。

2.2 基于多元分析的各特征參數(shù)定量預(yù)測(cè)模型

燒結(jié)過(guò)程負(fù)壓定量預(yù)測(cè)模型：由于燒結(jié)料層固定在900 mm且壓入量基本穩(wěn)定，對(duì)燒結(jié)負(fù)壓影響的因素采集配礦參數(shù)、燒結(jié)礦成分控制參數(shù)、燒結(jié)機(jī)速、環(huán)境溫度、生灰及返礦的配入比例等因素建立預(yù)測(cè)模型如下：負(fù)壓=5.827R-0.892SiO2+1.535MgO+0.866Al2O3+0.589FeO-0.556機(jī)速-0.010環(huán)境溫度-0.025卡粉+0.032揚(yáng)基-0.022紐曼+0.204MAC-0.069CSN-0.02PB+0.049巴粗+0.042SFHT-0.017SSFT-0.021加精-0.015張莊-0.132桃精+0.042和興-0.107端部+1.199污礦-0.250生灰比+0.057返礦比-1.943

主抽電耗定量預(yù)測(cè)模型：以主抽變頻后的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，考慮環(huán)境溫度、燒結(jié)礦R和FeO控制水平；機(jī)速；燒結(jié)礦SiO2、Al2O3、MgO控制水平；燒結(jié)負(fù)壓；配礦精礦比、生灰返礦配比等影響因素進(jìn)行分析和建立預(yù)測(cè)模型如下：主抽電耗=21.829R+0.2001SiO2-15.89MgO+0.0758Al2O3+1.638FeO-5.013機(jī)速+0.642負(fù)壓-0.0275環(huán)境溫度+0.0966精礦比-1.557生灰比+0.48返礦比-18.853

圖1 燒結(jié)負(fù)壓定量預(yù)測(cè)圖

圖2 主抽電耗回歸系數(shù)、參數(shù)檢驗(yàn)和預(yù)測(cè)圖

燒結(jié)固體燃耗定量預(yù)測(cè)模型：燒結(jié)固耗=4.618R-0.981SiO2+4.885MgO+2.254Al2O3+0.207FeO+0.725機(jī)速-0.013環(huán)境溫度-0.024卡粉+0.0187揚(yáng)基-0.027紐曼+0.183MAC+0.0195CSN+0.04巴粗+0.001PB+0.0361SFHT-0.011SSFT-0.047加精-0.0124張莊+0.562桃精+0.041和興-0.514端部+1.344污礦-0.221石灰石+0.119云粉+0.022生灰比+0.036返礦比-0.0578鐵皮-0.719燃料粒級(jí)+34.03

燒結(jié)礦FeO偏差定量預(yù)測(cè)模型

圖3 燒結(jié)礦FeO偏差定量預(yù)測(cè)圖

燒結(jié)礦R偏差、內(nèi)返率及廢氣溫度控制偏差定量預(yù)測(cè)模型均按分析優(yōu)化軟件進(jìn)行定量預(yù)測(cè)，文中不再逐一詳細(xì)展開(kāi)描述。

3 具體實(shí)施效果

380 m2燒結(jié)機(jī)通過(guò)以上定量預(yù)判體檢技術(shù)的綜合運(yùn)用，能夠及時(shí)預(yù)判當(dāng)前燒結(jié)狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)對(duì)引起過(guò)程波動(dòng)的原因進(jìn)行有效準(zhǔn)確溯源并加以控制，燒結(jié)過(guò)程控制得到有效收斂控制，燒結(jié)各項(xiàng)指標(biāo)均獲得明顯的提升(見(jiàn)圖4-5)。

4 結(jié)語(yǔ)

380 m2燒結(jié)通過(guò)基于多元分析形成定量預(yù)判燒結(jié)體檢技術(shù)，能夠從大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)中解釋當(dāng)前生產(chǎn)核心參數(shù)的趨勢(shì)，及時(shí)揭示影響核心參數(shù)的關(guān)鍵因子，及其燒結(jié)過(guò)程反映出的機(jī)理得到有效解釋。

通過(guò)該技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用，使得燒結(jié)過(guò)程控制得到有效收斂控制，燒結(jié)各項(xiàng)指標(biāo)均獲得明顯的提升。

參考文獻(xiàn)

[1] 王慧文.偏最小二乘回歸方法及其應(yīng)用[M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 1999

[2] 戚義龍.燒結(jié)工序體檢技術(shù)的應(yīng)用[J].安徽冶金，2015，4