張二利

摘要：高爐配料計(jì)算就是在給定原料和環(huán)境的條件下得出單位生鐵所冶煉出的各種產(chǎn)品與副產(chǎn)品。目前國內(nèi)大型高爐已經(jīng)是高爐生產(chǎn)發(fā)展的趨勢。煉鐵的各種原燃料的用量遵循一定的規(guī)律，不同的需求與條件可以催生出不同的工藝設(shè)計(jì)方案。配料計(jì)算則是在礦石燃料用量確定的情況下，計(jì)算所需的鐵渣比、綜合焦比、綜合負(fù)荷、S負(fù)荷、入爐品位等。

關(guān)鍵詞：高爐煉鐵；高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1 高爐煉鐵

煉鐵的原料是礦石，由于礦石種類繁多，品位、成分參差不齊，很難控制計(jì)算精度，如何提高配料精度成為各廠家需要解決的難題。雖然通過PID可實(shí)現(xiàn)配料以及混均，但其通用性低，難以用于其他廠家。由于各廠的實(shí)際情況不同，便出現(xiàn)了以總成本為主和以鐵水、爐渣成份精度為主等一系列的配料計(jì)算。目前大部分國內(nèi)的高爐配料計(jì)算方式不僅耗時(shí)、耗力、效率底，準(zhǔn)確性還得不到保證。因此亟需一個(gè)安全可靠的系統(tǒng)來克服這些困難。自動(dòng)配料系統(tǒng)能很好地解決這個(gè)問題，而且系統(tǒng)能實(shí)時(shí)地監(jiān)控每個(gè)生產(chǎn)過程，使得高爐配料調(diào)整更加簡單。

2 高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)主要由操作參數(shù)、風(fēng)口情況、出鐵情況、成份輸入、上料管理、配料計(jì)算等模塊構(gòu)成。操作參數(shù)畫面用于顯示高爐操作中的重要工藝參數(shù)及下料數(shù)據(jù)，允許用戶查詢歷史數(shù)據(jù)，為操作人員制訂操作方案提供依據(jù)。風(fēng)口情況畫面用于顯示當(dāng)前風(fēng)口狀態(tài)及風(fēng)口更換歷史記錄。系統(tǒng)的開發(fā)主要以配料計(jì)算中的聯(lián)合計(jì)算法為依據(jù)。即在給定的原燃料條件和冶煉參數(shù)下，應(yīng)用物料平衡法求解出單位生鐵的焦炭、礦石、熔劑等的消耗量。根據(jù)所得消耗量計(jì)算噸鐵的耗風(fēng)量和煤氣量

2.2 高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)

根據(jù)高爐物料的平衡理論，對高爐煉鐵配料計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其計(jì)算基礎(chǔ)參數(shù)主要包括生產(chǎn)高爐生鐵的預(yù)定鐵水成分、原始操作條件、燃料成分和原料成分等，對高爐煉鐵過程中的重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，例如爐渣成分、出鐵鐵水成分、煤氣成分、鐵水生產(chǎn)最佳原燃料配比用量等。將高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)主要分為2個(gè)部分：初始條件輸入系統(tǒng)、物料平衡輸出系統(tǒng)。其中初始條件輸入子系統(tǒng)則主要包括焦炭成分模塊、礦石成分模塊、煤粉成分模塊、溶劑成分模塊、鐵水假定成分模塊、爐塵成分模塊等6個(gè)部分。物料平衡輸出系統(tǒng)主要包括噸鐵需要的礦石及熔劑量模塊，冶煉噸鐵產(chǎn)生的爐渣量模塊，入爐風(fēng)量計(jì)算模塊和爐頂煤氣發(fā)生量計(jì)算模塊及煤氣的化學(xué)成分等模塊。本系統(tǒng)立足于高爐現(xiàn)場操作，在編程設(shè)計(jì)時(shí)使用了windows環(huán)境，以及VisualBasic語言，保障界面的友好和計(jì)算的精確性。主要運(yùn)用到以下幾個(gè)平衡方程：①出鐵量平衡方程；②根據(jù)生鐵中某元素要求的含量或某元素的平衡方程；③根據(jù)爐渣堿度或造渣氧化物平衡方程；④根據(jù)爐渣中某一造渣氧化物含量或渣中某氧化物平衡方程。

3 高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)的重要性

3.1 高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)的登錄

為了有效的保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)盡可能減少人為因素對系統(tǒng)的干擾或者由于使用過程中對系統(tǒng)的誤操作，本系統(tǒng)采取了密碼驗(yàn)證方式進(jìn)行登錄。系統(tǒng)使用人員要進(jìn)行登錄，輸入正確的口令，才能進(jìn)行下一步操作。這樣可以最大限度的避免高爐煉鐵配料計(jì)算的隨意性問題。在高爐煉鐵的過程中，為了降低成本，提高生產(chǎn)率，保障煉鋼和煉鐵生產(chǎn)工藝對鐵水質(zhì)量的要求得到滿足，必須對高爐煉鐵配料進(jìn)行計(jì)算，這就需要科學(xué)地設(shè)計(jì)高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)。在這高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)之前要對高爐煉鐵的配料計(jì)算過程進(jìn)行了解，高爐煉鐵的配料計(jì)算過程事實(shí)上就是以當(dāng)前的冶煉條件和原料條件為依據(jù)，將不同化學(xué)成分和物理性能的原料按照一定的質(zhì)量要求精確地組合起來，從而保障煉鐵產(chǎn)品的化學(xué)成分和物理性能的穩(wěn)定性，獲得合格的生鐵和合適的爐渣成分，并對所需的溶劑和礦石的消耗量進(jìn)行精確的計(jì)算。冶煉產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量都會(huì)受到配料方案是否合理、配料計(jì)算模型是否恰當(dāng)?shù)挠绊懀瑥亩苯佑绊懙脚涞V的成本。如果沒有準(zhǔn)確的計(jì)算，或者配料計(jì)算的過程有誤，都會(huì)降低生產(chǎn)效益、提高生產(chǎn)成本、影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至釀成安全事故，造成極其惡劣的社會(huì)影響。

各單位為了提高生產(chǎn)效益、降低生產(chǎn)成本，都采取了一些措施來提高配料的精度。礦石是煉鐵的主要原料，但是礦石的種類較多，各種類的成分和品位往往具有很大的差別，對計(jì)算精度進(jìn)行精確的控制確有難度，當(dāng)前通用的高爐煉鐵配料計(jì)算方式又存在著準(zhǔn)確性低、耗時(shí)耗力的缺點(diǎn)。在我國的中小型高爐蓬勃發(fā)展的過程中也暴露出了很多問題，主要表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)的控制能力普遍較低，配料計(jì)算過程非常繁瑣，而且也不能保障計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，給操作人員的操作帶來了較大的不便。為了實(shí)現(xiàn)高爐配料計(jì)算的自動(dòng)化，應(yīng)該對高爐煉鐵的配料計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。

3.2 原料成分輸入子系統(tǒng)的應(yīng)用

該子系統(tǒng)共有6個(gè)模塊，分別為焦炭成分模塊、礦石成分模塊、煤粉成分模塊、溶劑成分模塊、鐵水假定成分模塊、爐塵成分模塊。各模塊都有對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，能夠進(jìn)行獨(dú)立的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)。該子系統(tǒng)的6個(gè)模塊均具有數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)添加的功能，通過相應(yīng)的操作，用戶可以在對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中添加相應(yīng)的內(nèi)容，也可以修改或刪除數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。為了保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高系統(tǒng)計(jì)算的準(zhǔn)確率，系統(tǒng)會(huì)對每個(gè)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，設(shè)置個(gè)數(shù)值的取值范圍，如果該數(shù)據(jù)不在取值范圍之內(nèi)，就無法輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)提醒操作人員對其進(jìn)行修改。這樣可以最大限度的避免人為操作失誤而造成的計(jì)算結(jié)果偏差，盡量提高計(jì)算結(jié)果和相關(guān)數(shù)據(jù)的。配料計(jì)算模塊是本系統(tǒng)的核心部分，以生產(chǎn)生鐵的原料成分、燃料成分、原始條件及預(yù)定鐵水成分為計(jì)算基礎(chǔ)，計(jì)算生產(chǎn)鐵水所需最佳的原料燃料用量、礦石品位、S負(fù)荷、出鐵量、出鐵鐵水成分、爐渣量、爐渣成分、爐渣堿度等生產(chǎn)所需數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

在對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行了大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)在現(xiàn)場進(jìn)行了應(yīng)用，期間系統(tǒng)表現(xiàn)了優(yōu)越的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)跟蹤性、運(yùn)行穩(wěn)定性和操作方便性，能夠很好地滿足煉鐵具體生產(chǎn)操作的要求。總之，高爐煉鐵配料計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)以建立配料計(jì)算應(yīng)用軟件為切入點(diǎn) ，以高爐物料平衡計(jì)算為理論基礎(chǔ) ，以建立切實(shí)可行的高爐煉鐵配料和變料計(jì)算為目標(biāo) ，真正實(shí)現(xiàn)了高爐配料計(jì)算的自動(dòng)化，切實(shí)減少了手工配料計(jì)算帶來的誤差，減輕了操爐人員的負(fù)擔(dān)，對高爐生產(chǎn)具有切實(shí)可行的指導(dǎo)意義。

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（作者單位：河鋼宣鋼煉鐵廠）