本發(fā)明涉及高爐煉鐵
技術領域：
，尤其涉及一種高爐短期休風料的計算方法。
背景技術：
：高爐休風是指高爐在煉鐵生產(chǎn)過程中因計劃檢修、處理事故或其他原因等對高爐停止送風而中斷生產(chǎn)的過程。高爐休風分長期休風和短期休風，其中把休風時間在16小時以內(nèi)的休風劃分為短期休風，而休風時間在16小時以上的休風則為長期休風。一般短期有計劃的休風在休風之前會向高爐中加入不同于正常生產(chǎn)的爐料，以起到補充高爐休風期間的熱量損失，使高爐在復風后爐況可快速恢復。目前情況下，工人都是依據(jù)自己的工作經(jīng)驗向高爐內(nèi)加入一定量的凈焦和正常料，以補充休風期間高爐的熱量損失。但是，加入的凈焦和正常料的量往往把握不好，造成高爐復風后爐溫或高或低，減緩了高爐爐況的恢復，因而會給生產(chǎn)上造成一定的損失。技術實現(xiàn)要素：為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高爐短期休風料的計算方法，該高爐短期休風料的計算方法能夠在高爐短期休風時依據(jù)休風時間確定具體休風料的量，可確保高爐復風后爐況能夠快速恢復至正常，并達到預期的爐溫控制要求。本發(fā)明的采用的技術方案是：高爐短期休風料的計算方法，包括以下步驟：a、確定高爐裝料容積：選定高爐，計算高爐裝料容積，計算公式如式1所示，v高爐＝v爐腹+v爐腰+v爐身+v爐喉(1)其中，v高爐為高爐裝料容積，v爐腹、v爐腰、v爐身分別為按高爐尺寸計算得到的高爐爐腹容積、高爐爐腰容積和高爐爐身容積，v爐喉為按高爐尺寸計算的高爐爐喉容積減去爐喉料線以上部分容積得到的容積；b、以實際生產(chǎn)條件，計算高爐休風料所需空料批重與正常料批重壓縮后的體積：空料為焦炭，正常料為焦炭、綜合鐵礦、錳礦、與熔劑的混合物，且空料的焦炭批重與正常料中所含焦炭批重相同；根據(jù)實際生產(chǎn)對焦炭批重進行設定，采用行業(yè)標準的鐵平衡和錳平衡得到正常料中綜合礦批重和錳礦批重；并以單批正常料的爐渣二元堿度為定值，對正常料中熔劑批重進行確定；以焦炭批重、焦炭堆比重和爐料壓縮率計算得到焦炭壓縮后的體積，計算公式如式2所示，v焦炭＝m焦炭/ρ焦炭×(1－c)(2)其中，v焦炭為焦炭批重壓縮后的體積，m焦炭為焦炭批重，ρ焦炭為焦炭堆比重，c為爐料壓縮率；以綜合礦批重、綜合礦堆比重和爐料壓縮率計算得到綜合礦壓縮后的體積，計算公式如式3所示，v綜合礦＝m綜合礦/ρ綜合礦×(1－c)(3)其中，v綜合礦為綜合礦批重壓縮后的體積，m綜合礦為綜合礦批重，ρ綜合礦為綜合礦堆比重，c為爐料壓縮率；以錳礦批重、錳礦堆比重和爐料壓縮率計算得到錳礦壓縮后的體積，計算公式如式4所示，v錳礦＝m錳礦/ρ錳礦×(1－c)(4)其中，v錳礦為錳礦壓縮后的體積，m錳礦為錳礦批重，ρ錳礦為錳礦堆比重，c為爐料壓縮率；以熔劑批重、熔劑堆比重和爐料壓縮率計算得到熔劑壓縮后的體積，計算公式如式5所示，v熔劑＝m熔劑/ρ熔劑×(1－c)(5)其中，v熔劑為熔劑壓縮后的體積，m熔劑為熔劑批重，ρ熔劑為熔劑堆比重，c為爐料壓縮率；因此空料批重壓縮后的體積v空料＝v焦炭，正常料批重壓縮后的體積v正常料＝v焦炭+v綜合礦+v錳礦+v熔劑；c、以高爐短期休風時休風時間與休風料總焦比的線性關系，計算相應休風時間段的休風料總焦比，計算公式如6所示，k總＝a×t+b(6)其中，k總為休風料總焦比，t為休風時間，a、b為以高爐實際生產(chǎn)可確定的定值；d、計算所需空料批數(shù)和正常料批數(shù)：以高爐裝料容積與休風料的體積關系列方程式，具體方程式如式7所示，v高爐＝x×v空料+y×v正常料(7)其中，x為所需空料批數(shù)，y為所需正常料批數(shù)；以休風料總焦比與焦炭批重、正常料批重中含鐵量關系列方程式，具體方程式如式8所示，k總＝(x×m焦炭+y×m焦炭)/(y×m鐵)(8)其中，m鐵為正常料批重中所含鐵的質量；由方程式7和8可得到空料批數(shù)x和正常料批數(shù)y。作為對上述技術方案的進一步限定，步驟b中綜合礦批重、錳礦批重及熔劑批重計算的具體步驟如下：b1、以焦炭批重和正常料焦比計算單批正常料中所含鐵的質量，計算公式如9所示，m鐵＝m焦炭/正常料焦比(9)其中，m鐵為正常料批重中含鐵質量，m焦炭為焦炭批重；b2、對正常料批采用鐵平衡和錳平衡方程計算正常料中綜合礦批重和錳礦批重，具體方程式如式10、11所示，(m綜合礦×綜合礦含鐵品位+m錳礦×錳礦含鐵品位)×鐵的回收率/鐵水含鐵百分比＝m鐵(10)鐵水原始含錳百分比×m鐵+錳礦含錳百分比×錳的回收率×m錳礦＝m鐵×要求鐵水含錳百分比(11)b3、以焦炭批重、綜合礦批重以及錳礦批重中所含cao、sio2、mgo、al2o3的質量得到爐渣原始二元堿度，原始二元堿度公式如式12所示，原始二元堿度＝mcao/msio2(12)其中，mcao為焦炭批重、綜合礦批重以及錳礦批重中所含cao質量的總和，msio2為焦炭批重、綜合礦批重以及錳礦批重中所含sio2質量的總和；隨后對高爐爐渣二元堿度進行設定，并以設定的爐渣二元堿度、mcao和msio2計算得到需再添加的sio2質量，具體公式如式13所示，設定二元堿度＝mcao/(msio2+δmsio2)(13)其中，δmsio2為需再添加的sio2質量；由δmsio2以及熔劑中所含sio2的質量百分比可得到所需熔劑質量，即為正常料中熔劑批重。作為對上述技術方案的進一步限定，所述綜合礦包括燒結礦和球團礦，所述燒結礦與球團礦于綜合礦中的配比由實際生產(chǎn)確定。作為對上述技術方案的進一步限定，所述熔劑為蛇紋石。采用上述技術，本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明的高爐短期休風料的計算方法，依據(jù)企業(yè)實際生產(chǎn)情況設定的生產(chǎn)基本條件可通過鐵平衡、錳平衡以及爐渣平衡對凈焦量以及正常料具體組成進行確定，隨后以短期休風時休風料中焦炭增加的量與休風時間呈正比的理論基礎為依據(jù)，可對不同高爐休風時間所需的高爐滿爐休風料進行明確確定，使復風后高爐能迅速轉入正常，避免了高爐復風后爐溫或高或低的發(fā)生，因而減少了燃料的消耗，從而降低了大量人力物力的浪費，而且爐渣流動性也得到了明顯的改善；另外，該計算方法簡單，且便于進行計算機編程實現(xiàn)自動化計算，使計算速度快、計算精度高，避免了人直接干預、處理和控制造成的誤差，同時也減輕了計算人員的工作量。具體實施方式下面結合實施例對本發(fā)明做進一步的詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例本實施例涉及一種設計爐容為380m3的高爐短期休風料的計算方法，具體步驟如下：a、確定高爐裝料容積計算380m3高爐裝料容積，計算公式如式1所示，v高爐＝v爐腹+v爐腰+v爐身+v爐喉(1)其中，v高爐為高爐裝料容積，v爐腹、v爐腰、v爐身分別為按高爐尺寸計算得到的高爐爐腹容積、高爐爐腰容積和高爐爐身容積，v爐喉為按高爐尺寸計算的高爐爐喉容積減去爐喉料線以上部分容積得到的容積；以380m3高爐設計圖紙上標識的尺寸，計算可得v爐腹為84.1m3，v爐腰為36.48m3，v爐身為225.16m3，v爐喉為1.37m3，因此v高爐＝84.1m3+36.48m3+225.16m3+1.37m3＝347.11m3b、以實際生產(chǎn)條件，計算380m3高爐休風料所需空料批重與正常料批重壓縮后的容積高爐休風料中空料為焦炭，正常料為焦炭、綜合鐵礦、錳礦與熔劑的混合物，且空料的焦炭批重與正常料中所含焦炭批重相同。其中，批重指裝入高爐內(nèi)一批料的質量。根據(jù)實際生產(chǎn)，設定焦炭批重為3200kg，采用行業(yè)標準的鐵平衡和錳平衡得到正常料中綜合礦批重和錳礦批重；并以單批正常料的爐渣二元堿度為定值，對正常料中熔劑批重進行確定；則單批正常料中綜合礦批重、錳礦批重及熔劑批重的具體計算步驟如下：b1、以焦炭批重和以實際生產(chǎn)為依據(jù)設定的正常料焦比計算單批正常料中所含鐵的質量，計算公式如9所示，m鐵＝m焦炭/正常料焦比(9)其中，m鐵為單批正常料中含鐵質量，m焦炭為焦炭批重，正常料焦比(t/t)為0.43；則m鐵＝3200kg/0.43＝7442kgb2、采用鐵平衡和錳平衡方程計算單批正常料中綜合礦批重和錳礦批重，具體方程式如式10、11所示，(m綜合礦×綜合礦含鐵品位+m錳礦×錳礦含鐵品位)×鐵的回收率/鐵水含鐵百分比＝m鐵(10)鐵水原始含錳百分比×m鐵+錳礦含錳百分比×錳的回收率×m錳礦＝m鐵×要求鐵水含錳百分比(11)其中，綜合礦含鐵品位、錳礦含鐵品位、錳礦含錳百分比由企業(yè)生產(chǎn)中所使用的綜合礦和錳礦決定，且綜合礦包括燒結礦和球團礦，燒結礦與球團礦于綜合礦中的配比由實際生產(chǎn)確定，本實施例中綜合礦中燒結礦與球團礦的配比為0.82:0.18；而鐵的回收率、鐵水含鐵百分比、鐵水原始含錳百分比、錳的回收率、要求鐵水含錳百分比則均為以實際生產(chǎn)為依據(jù)設定的具體數(shù)值，具體數(shù)據(jù)見表1所示。表1：綜合礦含鐵品位(％)55.83錳礦含鐵品位(％)7.06錳礦含錳百分比(％)39.0鐵的回收率(％)99.6鐵水含鐵百分比(％)94.0鐵水原始含錳百分比(％)0.15錳的回收率(％)60.0要求鐵水含錳百分比(％)1.0注：綜合礦含鐵品位(％)＝燒結礦含鐵品位(％)×0.82+球團礦含鐵品位(％)×0.18，燒結礦含鐵品位(％)為54.58％，球團礦含鐵品位(％)為61.54％。因此將表1數(shù)值代入式10、11中，得(m綜合礦×55.83％+m錳礦×7.06％)×99.6％/94.0％＝7442kg0.15％×7442kg+39.0％×60.0％×m錳礦＝7442kg×1.0％通過解二元一次方程，計算得m綜合礦為12546kg，m錳礦為270kg；m綜合礦實際取12600kg；而錳礦為高爐輔料，主要作用是清洗高爐爐缸，改善鐵水流動性，而企業(yè)為降低生產(chǎn)成本可不取，因此錳礦實際取零。b3、確定單批正常料中熔劑批重根據(jù)企業(yè)所使用的焦炭可確定焦炭中所含cao的百分含量為0.59％，所含sio2的百分含量為6.08％。根據(jù)綜合礦中燒結礦和球團礦，可確定燒結礦所含cao的百分含量為11.21％，所含sio2的百分含量為5.97％；球團款所含cao的百分含量為0.74％，所含sio2的百分含量為7.76％；以及綜合礦中燒結礦與球團礦的配比為0.82:0.18，可得綜合礦中所含cao的百分含量為11.21％×0.82+0.74％×0.18＝9.33％綜合礦批重中所含sio2的百分含量為5.97％×0.82+7.76％×0.18＝6.29％所以綜合礦中所含cao的百分含量為9.33％，所含sio2的百分含量為6.29％。且鐵水中含硅(％)為1.20％。以焦炭批重、綜合礦批重以及錳礦批重中所含cao、sio2的質量以及進入鐵水中sio2的質量得到爐渣原始二元堿度。原始二元堿度公式如式12所示，原始二元堿度＝mcao/msio2(12)其中，mcao為焦炭批重、綜合礦批重以及錳礦批重中所含cao質量的總和，msio2為焦炭批重、綜合礦批重以及錳礦批重中所含sio2質量的總和減去進入鐵水中二氧化硅的質量；則mcao＝3200kg×0.59％+12600kg×9.33％＝1194kgmsio2＝3200kg×6.08％+12600kg×6.29％－7442kg×1.20％＝899kg所以原始二元堿度＝1194kg/899kg＝1.33為了改善高爐爐渣的流動性能，可適當向正常料中加入部分熔劑用以降低高爐爐渣的二元堿度。因此根據(jù)實際生產(chǎn)設定加入熔劑后的二元堿度為1.2，并以設定的二元堿度、mcao和msio2計算得到需再添加的sio2質量，具體公式如式13所示，設定二元堿度＝mcao/(msio2+δmsio2)(13)其中，δmsio2為需再添加的sio2質量；則1.2＝1194kg/(899+δmsio2)解得δmsio2為96kg，則還需要向單批正常料中加入96kg的sio2才可使高爐爐渣的二元堿度為1.2。高爐煉鐵中常使用蛇紋石作為熔劑，蛇紋石是一種富含鎂的硅酸鹽巖石，本實施例中所使用的蛇紋石含sio2的百分含量為37.46％，含cao的百分含量為0.94％，因此由δmsio2以及熔劑中所含sio2的質量百分比可得到所需熔劑質量為96kg/37.46％＝256kg而此時，向單批正常料中也補入了一定量的cao，具體數(shù)值為256kg×0.94％＝2kg所以向單批正常料中補入256kg蛇紋石后的最終爐渣二元堿度為最終爐渣二元堿度＝(1194+2)kg/(899+96)kg＝1.2因此，單批正常料中的熔劑批重為256kg。所以，單批正常料具體組成如下表所示：綜合礦批重(kg)12600焦炭批重(kg)3200錳礦批重(kg)0熔劑批重(kg)256隨后，以焦炭批重、焦炭堆比重和爐料壓縮率計算得到焦炭壓縮后的體積，計算公式如式2所示，v焦炭＝m焦炭/ρ焦炭×(1－c)(2)其中，v焦炭為焦炭批重壓縮后的體積，m焦炭為焦炭批重，ρ焦炭為焦炭堆比重，即焦炭自然堆放時的平均密度，c為爐料壓縮率；ρ焦炭與k均為以實際生產(chǎn)為依據(jù)設定的具體數(shù)值，ρ焦炭為0.55t/m3，c為12％。具體計算如下：v焦炭＝3200kg/(0.55t/m3×1000)×(1-12％)＝5.12m3以綜合礦批重、綜合礦堆比重和爐料壓縮率計算得到綜合礦壓縮后的體積，計算公式如式3所示，v綜合礦＝m綜合礦/ρ綜合礦×(1－c)(3)其中，v綜合礦為綜合礦批重壓縮后的體積，m綜合礦為綜合礦批重，ρ綜合礦為綜合礦堆比重，c為爐料壓縮率；因綜合礦是燒結礦與球團礦按0.82:0.12的配比進行混合得到的，因此v綜合礦＝(0.82×m綜合礦/ρ燒結礦+0.12×m綜合礦/ρ球團礦)×(1－c)其中，ρ燒結礦為燒結礦堆比重，ρ球團礦為球團礦堆比重；燒結礦堆比重為燒結礦自然堆放時的平均密度，球團礦堆比重為球團礦自然堆放時的平均密度；ρ燒結礦與ρ球團礦均為以實際生產(chǎn)為依據(jù)設定的具體數(shù)值，ρ燒結礦為1.75t/m3，ρ球團礦為2.15t/m3。具體計算如下：v綜合礦＝[12600kg×0.82/(1.75t/m3×1000)+12600kg×0.18/(2.15t/m3×1000)]×(1-12％)＝6.12m3以錳礦批重、錳礦堆比重和爐料壓縮率計算得到錳礦壓縮后的體積，計算公式如式4所示，v錳礦＝m錳礦/ρ錳礦×(1－c)(4)其中，v錳礦為錳礦壓縮后的體積，m錳礦為錳礦批重，ρ錳礦為錳礦堆比重，即錳礦自然堆放時的平均密度，c為爐料壓縮率；因錳礦取值為零，則v錳礦＝0以熔劑批重、熔劑堆比重和爐料壓縮率計算得到熔劑壓縮后的體積，計算公式如式5所示，v熔劑＝m熔劑/ρ熔劑×(1－c)(5)其中，v熔劑為熔劑壓縮后的體積，m熔劑為熔劑批重，ρ熔劑為熔劑堆比重，即熔劑自然堆放時的平均密度，c為爐料壓縮率；ρ熔劑為以實際生產(chǎn)為依據(jù)設定的具體數(shù)值，ρ熔劑為1.60t/m3。具體計算如下：v熔劑＝256kg/(1.60t/m3×1000)×(1-12％)＝0.14m3因此空料批重壓縮后的體積為v空料＝v焦炭＝5.12m3，正常料批重壓縮后的體積為v正常料＝v焦炭+v綜合礦+v錳礦+v熔劑＝5.12m3+6.12m3+0m3+0.14m3，即11.38m3。c、以高爐短期休風時休風時間與休風料總焦比的線性關系，計算相應休風時間段的休風料總焦比，計算公式如6所示，k總＝a×t+b(6)其中，k總為休風料總焦比，t為休風時間，a、b為以實際生產(chǎn)可確定的定值；本實施例中380m3的高爐，根據(jù)實際生產(chǎn)可確定a為7.8，b為568.6，因此將a、b代入公式6可得k總＝7.8×t+568.6(6)本實施例中取高爐休風時間13h，根據(jù)公式6計算得k總為670kg/t。d、計算所需空料批數(shù)和正常料批數(shù)：以高爐裝料容積與休風料的體積關系列方程式，具體方程式如式7所示，v高爐＝x×v空料+y×v正常料(7)其中，x為所需空料批數(shù)，y為所需正常料批數(shù)；以休風料總焦比與焦炭批重、正常料批重中含鐵量關系列方程式，具體方程式如式8所示，k總＝(x×m焦炭+y×m焦炭)/(y×m鐵)(8)其中，m鐵為正常料批重中所含鐵的質量；將步驟a、b、c中得到的v高爐、v空料、v正常料、m焦炭、m鐵以及休風料總焦比代入方程式7、8中5.12x+11.38y＝347.11(3200x+3200y)/(7442y)＝670/1000解二元一次方程，得x＝13.6，y＝24.3。因此，本實施例中380m3高爐休風13h時需要的休風料包括13.5批空料和24批正常料。另外，為了改善高爐爐渣的流動性，休風料中還補加了30-40kg/t鐵螢石。本實施例中高爐休風13h后，使用計算所得的13.5批空料和24批正常料可在4個小時使高爐開爐至達產(chǎn)，并可確保復風后爐況快速恢復正常，并能達到預期的爐溫控制要求，且爐渣流動性好。爐容為380m3的高爐每年計劃定檢4次，平均每次休風12小時，平均每次相對傳統(tǒng)高爐開爐至達產(chǎn)所需恢復時間縮短了8小時，則全年縮短32小時，則對應提供產(chǎn)量933噸(32×0.5×1400/24)。以鐵水價格2100元/噸計算，產(chǎn)生的經(jīng)濟價值為196萬元。因此，該高爐短期休風料的計算方法不僅節(jié)約了大量的燃料消耗，減少了大量的人力物力的浪費，還大大提高了企業(yè)經(jīng)濟效益。另外，由于爐況恢復快，相應減少了出高硅鐵的爐次，提高了生產(chǎn)出的鐵的質量。綜上所述，本發(fā)明的高爐短期休風料的計算方法，通過鐵平衡、錳平衡、爐渣平衡以及短期休風時間休風料中焦炭增加的量與休風時間成正比等理論依據(jù)為依據(jù)，可對不同高爐休風時間所需的高爐滿爐休風料進行明確的確定，確定的休風料可使高爐在復風后迅速轉入正常，不僅縮短了高爐從開爐至達產(chǎn)的時間，而且還減少了燃料的消耗，不僅降低了大量人力物力的浪費，反而還大大提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益；另外該計算方法簡單，且便于進行計算機編程實現(xiàn)自動化計算，從而使計算不僅速度快，而且精度高，避免人直接干預、處理、控制等造成的誤差對高爐開爐復風造成影響，同時也減輕了計算人員的工作量。當前第1頁12