CN106929619B - 一种提高高炉圆周方向工作均匀性的布料方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种提高高炉圆周方向工作均匀性的布料方法，它在高炉基本顺行，径向布料制度无大更改的基础上，根据炉料在圆周方向上质量分布特点以一定的周期实施更换料罐所装的物料切换溜槽旋转方向，以及改变溜槽起始旋转角度的操作。该方法既能够照顾现有操作人员的常规操作思路，即减小探尺料面高度的偏差，又可以减小圆周方向上矿焦比的分布，同时还减小在倒罐实施过程中气流的波动并保证倒罐后料罐排料的顺畅性。使得高炉圆周方向上的热量交换和化学反应均匀，炉况稳定，最终圆周方向上的铁水质量分布也均匀。

Description

一种提高高炉圆周方向工作均匀性的布料方法

技术领域

本发明属于冶金行业过程控制技术领域，特别一种提高高炉圆周方向工作均匀性的布料方法。

背景技术

无钟并罐高炉在世界上使用较为广泛，其炉顶两个料罐对称布置在高炉中心轴的两侧。这种布局使得炉料在高炉圆周方向发生偏析，进而使得气流和炉料在高炉圆周方向上换热和反应不均匀，这种偏析在炉况相对稳定时通常表现在炉顶对称设置的两个探尺读数有偏差，炉体周向热电偶读数出现偏差，不同铁口的铁水温度及化学成分出现差异。在高炉炉况不顺时这种偏析的存在更会加剧炉况的波动，高炉出现局部管道和炉瘤等现象。操作人员往往观察炉顶对称布置的两个探尺的读数，当两个探尺读数相差较大时实施倒罐或换向。而实际上探尺所测量的只是料面的高度变化，而真正影响高炉圆周方向热交换和化学反应均匀性的是矿焦比(矿石与焦炭层厚的比值)的周向分布。另外往往在倒罐的初期会出现气流波动及料罐排料不畅的现象，人们往往会因此而放弃倒罐的操作。如果高炉圆周方向长期工作不均匀，不仅会提高高炉的燃料消耗，增加出现异常炉况的发生几率，还会引起高炉局部耐材磨损严重、冷却壁破损，缩短高炉寿命，经济损失巨大。有必要建立一种科学的解决高炉圆周方向偏析问题的布料制度。

发明内容

本发明提供一种提高高炉圆周方向工作均匀性的布料方法，该方法既能够照顾现有操作人员的常规操作思路，即减小探尺料面高度的偏差，又可以减小圆周方向上矿焦比分布的差异，同时还减小在倒罐实施过程中气流的波动并保证倒罐后料罐排料的顺畅性。使得高炉圆周方向上的热量交换和化学反应均匀，炉况稳定，最终圆周方向上的铁水质量分布也均匀。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种提高高炉圆周方向工作均匀性的布料方法，周期性改变料罐和物料的组合方式，切换溜槽旋转方向以及更改溜槽起始旋转角度将物料以一定的转速布入高炉炉喉，以减小矿焦比在高炉圆周方向的偏析，使高炉炉身在周向工作均匀，铁水质量稳定，具体措施为：每1/2T改变料罐和物料组合；1/4T切换溜槽旋转方向，其中改变料罐和物料组合的同时切换溜槽旋转方向；每T₀改变溜槽起始旋转角度，θ＝θ₀+Δθ；

T＝n*(360/Δθ*T₀)；

其中，T为一个组合周期，T₀为布一批焦炭和一批矿石所需的时间，θ为溜槽起始旋转角度，θ₀为最初设定的溜槽起始旋转角度，Δθ为步进角，为整数且可以被360整除，n为>＝1的自然数。

进一步，所述的提高高炉圆周方向工作均匀性的布料方法中，更换料罐所装的物料后，焦炭和矿石对应的料流阀开度重新设置，开度大小根据焦炭和矿石的料流大小V与两个料罐料流阀开度Φ(°)的函数关系V_i＝f(Φ_j)确定，i＝焦炭或矿石，j＝1罐或2罐，该函数关系由历史生产数据得到。

进一步，所述的提高高炉圆周方向工作均匀性的布料方法中溜槽旋转方向有顺时针和逆时针两种情况，溜槽旋转方向换向时旋转速度ω(°/s)保持不变，且在36°/s-60°/s范围内。

与现有技术相比较，本发明至少具有如下有益效果：

本发明不需要改动现有设备，基于料罐组合方式、溜槽旋转方向以及溜槽起始旋转角度对矿焦比的分布影响规律，设计出合理的组合方式和周期，通过PLC执行，能够减小圆周方向矿焦比的偏析，同时避免切换过程中气流的波动过大，增加高炉生产稳定性，简单易行且效果好。

附图说明

图1为倒罐和换向对料面高度分布H和矿焦比分布O/C的影响；

图2为倒罐和换向对矿焦比波动的影响；

图3为倒罐对矿焦比分布和气流及铁水Si含量的影响；

图4为基于倒罐和换向的两种组合方式；

图5为组合方式A和B下矿焦比改变的大小在圆周方向的分布；

图6为每批料布完后溜槽步进；

图7为倒罐时的料流阀开度设置；

图8为高炉应用倒罐和换向后Si含量和铁水温度变化；

具体实施方式

以下实施例以某钢厂高炉为对象，在原燃料条件稳定，高炉基本顺行时，以如下的组合方式和周期实施倒罐和换向以及步进的操作，以增加高炉圆周方向工作的均匀性：

步骤1：建立圆周方向上料面高度分布H_i和矿焦比分布O/C_i的内在联系。发明专利CN102559965B将高炉布料系统分成料流阀至溜槽，溜槽，溜槽以下三个部位，并根据物料在各个部位的运动规律构建了高炉圆周方向上焦炭和矿石质量分布系数ψ_i(C)和ψ_i(O)模型。但在高炉操作中人们通常关注料面高度，而影响高炉工作状态的确是矿焦比的分布，因此，定义料面高度分布H_i和矿焦比分布O/C_i。

H_i＝[V(C)·ψ_i(C)+V(O)·ψ_i(O)]/[V(C)+V(O)]，

O/C_i＝[V(C)·ψ_i(O)]/[V(O)·ψ_i(C)]。

式中V(O)和V(C)分别表示矿石和焦炭的平均体积流量，i表示圆周方向角度。根据表1的四种布料方式计算了倒罐和换向前后料面高度和矿焦比在圆周方向上的分布以及矿焦比变化的影响，从图1可以看到，倒罐对于圆周方向上矿焦比O/C影响较大，而换向对于圆周方向上的料面高度H影响很大。然而在倒罐的时候，矿焦比分布经历从波峰到波谷的变化，这使得高炉气流在倒罐时波动幅度过大，如图2所示。从高炉的实际操作分析，可以看到每次实施倒罐，矿焦比、气流以及铁水Si含量在东西方向偏差发生周期性波动，如图3所示。

表1.四种布料方式

布料方式	西罐	东罐	溜槽旋转方向
				1	焦炭	矿石	顺时针
2	焦炭	矿石	逆时针
				3	矿石	焦炭	顺时针
4	矿石	焦炭	逆时针

步骤2：组合倒罐和换向，减小圆周方向矿焦比、料面高度偏析同时减小倒罐时气流波动。将根据倒罐和换向的特征将其组合成A、B两种模式，如图4所示，其中A模式为倒罐和换向交替进行，即倒罐1/2T，正反转1/2T；B模式为倒罐1/2T，正反转1/4T，其中倒罐的同时，溜槽换向同时进行。图5为两种模式下倒罐和换向操作对O/C的影响，由于O/C的影响决定了气流的波动，为了避免气流从波峰到波谷的巨大变化，选择组合方式B。

步骤3：建立溜槽旋转位置的步进关系。

由于在溜槽在执行布料矩阵的过程中要经历从大角度向小角度倾动的过程，为了消除倾动过程中炉料在圆周方向上的不均匀性，需要定期改变溜槽开始布料的起始位置，使得倾动的方位不断变化；因此改变溜槽旋转方向后溜槽最终的停止位置会出现不同，6批料一个轮回，因此周期的旋选择应当为6批料的整数倍。图6为一个优选的步进角度，即每批料布完后，溜槽起始布料角度向前步进60度。

步骤4：建立两个料罐与焦炭和矿石的流量随料流开度的关系，并依次设定倒罐后的料流开度。图7所示为根据宏发高炉生产数据得到的两个料罐分别装焦炭和矿石的流量与料流阀开度的关系，可以看到两个料罐装同种物料的角度差别很大。根据这种历史数据就可以准确的设定好和料罐对应的物料的料流阀开度。

步骤5：建立旋转溜槽合适的旋转速度。根据实验结果，旋转溜槽的旋转速度太大会加剧圆周方向矿焦比分偏析，而根据高炉冶炼需要，旋转速度也不能太小。优选的旋转速度为36-72°/s。

应用情况：

某高炉实施倒罐和正反转实验，实施周期为每天一次倒罐，每班一次溜槽换向。图8所示为某高炉在实验期间每炉铁的铁水温度和Si含量分析，分为应用前、后两个阶段。实施前后两个阶段的铁水温度和Si含量的波动明显减小。

本实施例只是本发明示例的实施方式，对于本领域的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例所描述的结构，因此前面描述的方式只是优选案，而并不具有限制意义，凡是依据本发明所作的等效变化与修改，都在本发明权利要求书的保护范围。

Claims (3)

1.一种提高高炉圆周方向工作均匀性的布料方法，其特征在于：周期性改变料罐和物料的组合方式，切换溜槽旋转方向以及更改溜槽起始旋转角度将物料以一定的转速布入高炉炉喉，以减小矿焦比在高炉圆周方向的偏析，使高炉炉身在周向工作均匀，铁水质量稳定，具体措施为：每1/2T改变料罐和物料组合；1/4T切换溜槽旋转方向，其中改变料罐和物料组合的同时切换溜槽旋转方向；每T₀改变溜槽起始旋转角度，θ＝θ₀+Δθ；

T＝n*(360/Δθ*T₀)；

其中，T为一个组合周期，T₀为布一批焦炭和一批矿石所需的时间，θ为溜槽起始旋转角度，θ₀为最初设定的溜槽起始旋转角度，Δθ为步进角，为整数且可以被360整除，n为>＝1的自然数。

2.根据权利要求1所述的提高高炉圆周方向工作均匀性的布料方法，其特征在于：更换料罐所装的物料后，焦炭和矿石对应的料流阀开度重新设置，开度大小根据焦炭和矿石的料流大小V与两个料罐料流阀开度Φ(°)的函数关系V_i＝f(Φ_j)确定，i＝焦炭或矿石，j＝1罐或2罐，该函数关系由历史生产数据得到。

3.根据权利要求1所述的提高高炉圆周方向工作均匀性的布料方法，其特征在于：溜槽旋转方向有顺时针和逆时针两种情况，溜槽旋转方向改变时速度ω(°/s)保持不变，且在36°/s-60°/s范围内。