[科普中國(guó)]-高爐配料計(jì)算

簡(jiǎn)介

高爐煉鐵的配料計(jì)算指的是以現(xiàn)有的環(huán)境和原料為基礎(chǔ)，計(jì)算單位生鐵冶煉出的產(chǎn)品和副產(chǎn)品，針對(duì)當(dāng)前我國(guó)高爐配料計(jì)算方式存在的準(zhǔn)確性低、效率低、耗時(shí)耗力的弊端，對(duì)高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并分析了高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)的具體應(yīng)用，供相關(guān)人員參考。

立足于物料平衡理論，以高爐煉鐵的具體生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)，對(duì)高爐煉鐵的配料計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)能夠?qū)Ω郀t煉鐵配料過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，從而對(duì)整個(gè)高爐配料流程進(jìn)行簡(jiǎn)化，使高爐配料調(diào)整更加便利、準(zhǔn)確1。

高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)的重要性在高爐煉鐵的過(guò)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(duì)鐵水質(zhì)量的要求得到滿足，必須對(duì)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(duì)高爐煉鐵的配料計(jì)算過(guò)程進(jìn)行了解，高爐煉鐵的配料計(jì)算過(guò)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(lái)，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(duì)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?，從而直接影響到配礦的成本。如果沒(méi)有準(zhǔn)確的計(jì)算，或者配料計(jì)算的過(guò)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(lái)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(duì)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(guó)的中小型高爐蓬勃發(fā)展的過(guò)程中也暴露出了很多問(wèn)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(guò)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(lái)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(duì)高爐煉鐵的配料計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。

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(duì)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(duì)高爐煉鐵過(guò)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(chǎng)操作， 在編程設(shè)計(jì)時(shí)使用了windows 環(huán)境，以及VisualBasic 語(yǔ)言，保障界面的友好和計(jì)算的精確性1。

高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)理論依據(jù)本系統(tǒng)的開(kāi)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。

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。

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(duì)系統(tǒng)的干擾或者由于使用過(guò)程中對(duì)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(wèn)題。

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(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，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(guò)相應(yīng)的操作，用戶可以在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中添加相應(yīng)的內(nèi)容，也可以修改或刪除數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)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(wú)法輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)提醒操作人員對(duì)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)的準(zhǔn)確性。

配料計(jì)算子系統(tǒng)的應(yīng)用作為整個(gè)高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)，配料計(jì)算子系統(tǒng)又可以分為計(jì)算結(jié)果查詢和配料計(jì)算兩個(gè)部分，而該子系統(tǒng)的核心部分就是配料計(jì)算模塊。配料計(jì)算模塊的計(jì)

算基礎(chǔ)是預(yù)定鐵水成分、原始條件、燃料成分、原料成分等，能夠?qū)t渣堿度、爐渣成分、爐渣量、出鐵鐵水成分、出鐵量、S 負(fù)荷、礦石品位、原料燃料用量等生產(chǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)。在系統(tǒng)中主要還是以直接輸入數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行計(jì)算。此方法操作簡(jiǎn)單，可隨時(shí)對(duì)其中的某一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改調(diào)整。真正做到操作方便，提高計(jì)算的準(zhǔn)確性。

在將燃料數(shù)據(jù)和原料數(shù)據(jù)輸入配料計(jì)算模塊之后，就可以進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，計(jì)算內(nèi)容包括變量計(jì)算和配料計(jì)算，同時(shí)在界面上直接顯示計(jì)算的結(jié)果。系統(tǒng)會(huì)對(duì)礦石原料配合比是否為百分之百進(jìn)行效驗(yàn)，否則會(huì)提醒操作者修改或報(bào)警。然后再對(duì)焦丁、煤比是否參與計(jì)算進(jìn)行查看，以假定輸入的冶煉條件為依據(jù)，對(duì)原始的操作條件進(jìn)行計(jì)算整合，從而對(duì)綜合負(fù)荷、綜合焦比等數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。在配料計(jì)算參數(shù)中，操作者可以選擇變料方式，系統(tǒng)提供了兩種變料方式可供選擇，一是在設(shè)定負(fù)荷計(jì)算焦比和設(shè)定焦比計(jì)算負(fù)荷中選擇一個(gè)，二是在設(shè)定礦批計(jì)算焦批和設(shè)定焦批計(jì)算礦批中選擇一個(gè)。

根據(jù)實(shí)際需要，系統(tǒng)的使用者可以便利地更改和調(diào)換名稱，如果原燃料的名稱發(fā)生改變，那么相應(yīng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)也會(huì)隨之變化，該模塊還具有連續(xù)計(jì)算功能。通過(guò)配料計(jì)算模塊，操作者也可以打印、查詢和保存計(jì)算的結(jié)果，并以計(jì)算結(jié)果為依據(jù)對(duì)燃料和原料的用量進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高質(zhì)量的目的，使實(shí)際生產(chǎn)的鐵渣成分和生鐵成分能夠盡可能的接近理論預(yù)定的要求。

每次計(jì)算的過(guò)程和結(jié)果都會(huì)在計(jì)算結(jié)果查詢模塊的數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行保存，以供操作者查詢。同時(shí)操作者也可以在計(jì)算結(jié)果查詢模塊對(duì)某一個(gè)配料計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行刪除，或者將數(shù)據(jù)庫(kù)清空。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的查詢操作人員能夠更加科學(xué)的制定相應(yīng)的操作方案2。

總結(jié)對(duì)高爐煉鐵配料計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和應(yīng)用，該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性較高，而且系統(tǒng)使用比較便利，煉鐵生產(chǎn)操作中的具體要求基本能夠得到滿足，具有良好的操作便利、運(yùn)行穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)跟蹤性和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，能夠有效地提高我國(guó)高爐配料計(jì)算的自動(dòng)化程度3。