CN112941307A - 一种稳定烧结过程的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种稳定烧结过程的控制方法，包括：步骤S1：采集原料的物理化学参数，计算烧结矿碱度，将计算结果与所期望的范围进行比较，如果计算结果不在所期望的范围之内，对原料进行调整；步骤S2：采集烧结过程的过程参数，计算烧结矿强度，将计算结果与所期望的范围进行比较，如果计算结果不在所期望的范围之内，对过程参数进行调整。本发明的稳定烧结过程的控制方法通过建立数学模型，对烧结过程和结果进行预判，提前对过程进行干预。既改善了依靠检验结果进行烧结过程调整的滞后性，又稳定了烧结系统输入，从而实现了理想的烧结结果输出。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金生产技术管理技术领域，具体涉及一种稳定烧结过程的控制方法。
背景技术
烧结矿质量的稳定对整个炼铁技术指标和降本增效都有着重要意义，是高炉稳定、顺产、高效运行的基石。在烧结生产的组织过程中，需要根据高炉碱度、FeO含量等指标及时对烧结配料等因素进行调整，也需要通过烧结矿转鼓强度、粒径组成等烧结结果指标调整烧结的过程参数。
然而烧结生产过程是一个耦合性强、相关性错综复杂的“黑箱”过程。目前传统的主要控制手段大多是每间隔两个小时对烧结成品矿进行取样分析，根据分析结果情况，再采取调整措施，存在很大的滞后性，再调整时，烧结的工况可能已经发生了很大变化，追溯性不强，并不能取得预期的效果。这种传统的通过化验结果来反馈优化控制过程，实现烧结矿指标的改进和烧结过程的稳定，存在很大局限性。
实际上，从烧结矿质量高低的决定因素上看，各种原料的固有性质、配料结构、生产过程控制的重要性依次递减。在实际的生产各个单元和环节，进行预先的原料调整、过程优化，能更加有效的实现烧结矿过程的稳定和烧结矿质量的提升。
为降低依靠传统的检验结果调整烧结参数的时滞性和局限性，目前急需开发出一种提高烧结技术指标的组合方法，起到稳定烧结过程，提高烧结矿的质量目的。
发明内容
为了解决上述部分或全部问题，本发明的目的是提供一种稳定烧结过程的控制方法。
本发明的技术方案具体如下：
一种稳定烧结过程的控制方法，包括：
步骤S1：采集原料的物理化学参数，计算烧结矿碱度，将计算结果与所期望的范围进行比较，如果计算结果不在所期望的范围之内，对原料进行调整；
步骤S2：采集烧结过程的过程参数，计算烧结矿强度，将计算结果与所期望的范围进行比较，如果计算结果不在所期望的范围之内，对过程参数进行调整。
可选地，步骤S1进一步包括：
S11：采集矿粉SiO2含量、生石灰CaO含量、白云石CaO含量和SiO2含量，根据烧结矿碱度＝2.47+0.0031×矿粉SiO2含量-0.00266×生石灰CaO含量-0.00301×白云石CaO含量+0.0145×白云石SiO2含量来计算烧结矿碱度；
S12：将计算得到的烧结矿碱度与所期望的烧结矿碱度范围进行比较；
S13：如果计算得到的烧结矿碱度不在所期望的烧结矿碱度范围之内，调整物料参数。
可选地，所述所期望的烧结矿碱度范围是1.85～2.25，或者1.85～2.25中的任一数值，或者1.85～2.25中的任一范围。
可选地，步骤S2进一步包括：
S21：采集烧结过程的如下工艺参数：料层厚度、烧结机机速、点火温度、BTP温度、烧结机第一组烟道的负压、烧结机第二组烟道的负压、烧结机第一组烟道的废气温度和烧结机第二组烟道的废气温度；根据如下公式计算烧结矿强度ISO：烧结矿强度ISO＝77.6-0.0029×料层厚度+0.824×烧结机机速+0.00045×点火温度-0.00332×BTP温度+0.323×烧结机第一组烟道的负压-0.373×烧结机第二组烟道的负压+0.0513×烧结机第一组烟道的废气温度-0.0183×烧结机第二组烟道的废气温度；
S22：将计算得到的烧结矿强度ISO与所期望的烧结矿强度ISO范围进行比较；
S23：如果计算得到的烧结矿强度ISO不在所期望的烧结矿强度ISO范围之内，调整烧结过程的参数。
可选地，所述所期望的烧结矿强度ISO范围是77.5～83.5，或者77.5～83.5中的任一数值，或者77.5～83.5中的任一范围。
相比于现有技术，本发明的稳定烧结过程的控制方法至少具有如下有益效果：
本发明的稳定烧结过程的控制方法通过建立数学模型，对烧结过程和结果进行预判，提前对过程进行干预。既改善了依靠检验结果进行烧结过程调整的滞后性，又稳定了烧结系统输入，从而实现了理想的烧结结果输出。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。
为降低依靠传统的检验结果调整烧结参数的时滞性和局限性，本发明的发明人通过研究，创造性地提出了一种稳定烧结过程的控制方法，借助于该方法，能够稳定烧结过程、提高烧结矿的质量。
本发明的稳定烧结过程的控制方法包括：
步骤S1：采集原料的物理化学参数，计算烧结矿碱度，将计算结果与所期望的范围进行比较，如果计算结果不在所期望的范围之内，对原料进行调整；
步骤S2：采集烧结过程的过程参数，计算烧结矿强度，将计算结果与所期望的范围进行比较，如果计算结果不在所期望的范围之内，对过程参数进行调整。
本发明的稳定烧结过程的控制方法对上述步骤S1和S2的先后顺序没有限定，可以按照步骤S1→步骤S2的顺序进行，可以按照步骤S2→步骤S1的顺序进行，也可以同步进行步骤S1和步骤S2。
下面对本发明的稳定烧结过程的控制方法进行详细说明。
步骤S1：采集原料的物理化学参数，计算烧结矿碱度，将计算结果与所期望的范围进行比较，如果计算结果不在所期望的范围之内，对原料进行调整。
烧结过程的输入参数对烧结矿最终成分影响的因素较多，包括矿粉的成分和粒度组成、燃料的种类、燃料加工粒度、燃料配比高低、熔剂种类和配加比例、返矿的配比、铺底料的厚度、台车的装入密度、台车的速度、吨矿的抽风量等。
本发明的发明人根据经验数据，利用Minitab软件建立拟合线图，完成建立数学模型的过程，主要的步骤如下：
(1)收集原料的物理化学指标(矿粉的Tfe、SiO2、FeO、水分，燃料的含碳量、水分，熔剂的CaO、MgO、SiO2、水分，返矿的Tfe、FeO、含碳量等)、过程工艺参数(混合料的配比、水分、烧结料层、烧结负压、风量、机速、BTP位置等)等作为烧结矿碱度的输入因子。
(2)在Minitab软件通过统计-回归路径，将预测的烧结矿成分作为相应(E)，其他输入因子作为预测变量(I)，建立回归方程。
(3)形成回归方程，根据现有输入参数，利用模型，预测出烧结矿碱度结果，根据结果，提前对输入因子进行优化，实现烧结矿最终以化学成分较为理想满足高炉要求的结果。
通过反复研究，本发明的发明人发现，在烧结原料中，矿粉SiO2含量、熔剂的CaO含量和SiO2含量(具体是生石灰CaO含量、白云石CaO含量和SiO2含量)是影响烧结矿碱度的重要因子，并得到如下计算烧结矿碱度的公式：烧结矿碱度＝2.47+0.0031×矿粉SiO2含量-0.00266×生石灰CaO含量-0.00301×白云石CaO含量+0.0145×白云石SiO2含量。
因此，在一种优选的实施方案中，本发明的步骤S1包括：
S11：采集矿粉SiO2含量、生石灰CaO含量、白云石CaO含量和SiO2含量，根据烧结矿碱度＝2.47+0.0031×矿粉SiO2含量-0.00266×生石灰CaO含量-0.00301×白云石CaO含量+0.0145×白云石SiO2含量来计算烧结矿碱度。
S12：将计算得到的烧结矿碱度与所期望的烧结矿碱度范围进行比较。在步骤S12中，所期望的烧结矿碱度范围根据实际生产的需要来确定，例如，1.85～2.25，当然，这只是示例性的，具体的所期望的烧结矿碱度由本领域技术人员根据实际进行合理选择。
S13：如果计算得到的烧结矿碱度不在所期望的烧结矿碱度范围之内，调整物料参数。在调整时，对于矿粉SiO2含量、生石灰CaO含量、白云石CaO含量和SiO2含量进行调整的先后顺序没有严格的要求，优先调整较容易调整的参数，并且，可以调整前述参数中的一个，也可以调整前述参数中的多个，可以由本领域技术人员根据实际生产情况来进行合理选择。
上述步骤S1中涉及的各物质的含量均指“重量％”。
步骤S2：采集烧结过程的过程参数，计算烧结矿强度，将计算结果与所期望的范围进行比较，如果计算结果不在所期望的范围之内，对过程参数进行调整。
烧结矿中的强度ISO与输入主要工艺参数(烧结机机速、混合料水分、制粒效果、料层高度、混合料装入密度、点火强度、过程负压、小时抽风量、点火温度、BRP、BTP位置等)密切相关，根据Minitab软件建立拟合曲线，建立数学模型，根据预判结果，提前对过程因子进行优化。根据经验数据，利用Minitab软件建立拟合线图，完成建立数学模型的过程，主要的步骤如下：
(1)采集烧结过程的主要工艺参数(烧结机机速、混合料水分、制粒效果、料层高度、混合料装入密度、点火强度、过程负压、小时抽风量、点火温度、BRP、BTP位置等)作为烧结矿强度的输入因子。
(2)在Minitab软件通过统计-回归路径，将预测的烧结矿成分作为相应(E)，其他输入因子作为预测变量(I)，建立回归方程。
(3)形成回归方程，根据现有输入参数，利用模型，预测出烧结矿强度等结果，根据结果，提前对输入因子进行优化，实现烧结矿最终以物理指标较为理想满足高炉要求的结果。
通过反复研究，本发明的发明人发现，在烧结过程的工艺参数中，料层厚度、烧结机机速、点火温度、烧结终点(BTP)温度、烧结机烟道的负压和废气温度是影响烧结矿强度的重要因子，并得到如下计算烧结矿强度的公式：烧结矿强度ISO＝77.6-0.0029×料层厚度+0.824×烧结机机速+0.00045×点火温度-0.00332×BTP温度+0.323×烧结机第一组烟道的负压-0.373×烧结机第二组烟道的负压+0.0513×烧结机第一组烟道的废气温度-0.0183×烧结机第二组烟道的废气温度。
因此，在一种优选的实施方案中，本发明的步骤S2包括：
S21：采集烧结过程的如下工艺参数：料层厚度、烧结机机速、点火温度、BTP温度、烧结机第一组烟道的负压、烧结机第二组烟道的负压、烧结机第一组烟道的废气温度和烧结机第二组烟道的废气温度。根据如下公式计算烧结矿强度ISO：烧结矿强度ISO＝77.6-0.0029×料层厚度+0.824×烧结机机速+0.00045×点火温度-0.00332×BTP温度+0.323×烧结机第一组烟道的负压-0.373×烧结机第二组烟道的负压+0.0513×烧结机第一组烟道的废气温度-0.0183×烧结机第二组烟道的废气温度。
S22：将计算得到的烧结矿强度ISO与所期望的烧结矿强度ISO范围进行比较。在步骤S22中，所期望的烧结矿强度ISO范围根据实际生产的需要来确定，例如，77.5～83.5当然，这只是示例性的，具体的所期望的烧结矿强度ISO由本领域技术人员根据实际进行合理选择。
S23：如果计算得到的烧结矿强度ISO不在所期望的烧结矿强度ISO范围之内，调整烧结过程的参数。在调整时，一般的先后顺序为机速、料层厚度、BTP温度、负压、废气温度。在实际应该过程中，可以按顺序调整前述一个或多个参数，由本领域技术人员根据实际需要进行合理选择。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1：烧结矿碱度调整
本实施例采用的矿粉是尖山矿粉、袁家村粉和杨迪粉按照重量比2:2:1的混合矿粉，其SiO2含量是4.65％。采用生石灰和白云石作为熔剂，其中，生石灰CaO含量是86.25％，白云石CaO含量和SiO2含量分别是31.25％和20.43％。
计算烧结矿碱度＝2.47+0.0031×矿粉SiO2含量-0.00266×生石灰CaO含量-0.00301×白云石CaO含量+0.0145×白云石SiO2含量＝2.190
烧结矿碱度期望值是2.192，通过比较，烧结矿碱度计算值不在期望范围，然后对各类矿粉的配比调整，将矿粉的SiO2调整到5.12％。
再次计算烧结矿碱度＝2.47+0.0031×矿粉SiO2含量-0.00266×生石灰CaO含量-0.00301×白云石CaO含量+0.0145×白云石SiO2含量＝2.192
将计算结果与期望范围再次进行比较，符合期望范围。
实施例2：烧结矿强度ISO调整
本实施例采用的原料物质与实施例1相同。
实时采集烧结过程的各参数，料层厚度是720mm、烧结机机速是2.52m/min、点火温度是1052℃、BTP温度是460℃、烧结机第一组烟道的负压是-13.5kPa、烧结机第二组烟道的负压是13.7kPa、烧结机第一组烟道的废气温度是135℃，烧结机第二组烟道的废气温度是128℃。
计算烧结矿强度ISO＝77.6-0.0029×料层厚度+0.824×烧结机机速+0.00045×点火温度-0.00332×BTP温度+0.323×烧结机第一组烟道的负压-0.373×烧结机第二组烟道的负压+0.0513×烧结机第一组烟道的废气温度-0.0183×烧结机第二组烟道的废气温度＝80.37
烧结矿强度ISO期望值是大于80.5，烧结矿强度ISO计算值不在期望范围内，然后分别将料层厚度至700mm，机速增加至2.7m/min至再次计算烧结矿强度ISO＝77.6-0.0029×料层厚度+0.824×烧结机机速+0.00045×点火温度-0.00332×BTP温度+0.323×烧结机第一组烟道的负压-0.373×烧结机第二组烟道的负压+0.0513×烧结机第一组烟道的废气温度-0.0183×烧结机第二组烟道的废气温度＝80.57
将计算结果与期望范围再次进行比较，符合期望范围。
通过重复实施上述烧结过程控制方法，结果表明：烧结矿碱度±0.05的稳定率准确性98.53％，烧结矿强度(ISO，转鼓指数)准确率86.23％。
实施例3：传统的人工取样分析方法与本发明烧结过程控制方法的比较
采用传统的每间隔两个小时对烧结成品矿进行取样分析，根据分析结果情况，再采取调整措施。采用该方法进行6个月的生产，烧结矿碱度±0.05的稳定率88.25％，转鼓指数(ISO)81.21％。
采用本发明的控制方法进行6个月的生产，烧结矿碱度±0.05的稳定率92.58％，转鼓指数(ISO)82.18％，转鼓强度提高0.97％。烧结矿ISO转鼓强度提高1％，高炉产量增加1.95％，贡献率30％。
按照烧结年产量650万吨，高炉配比75％，矿铁比1.62，吨铁利润120元，则年创效益为：烧结矿产量÷矿铁比÷高炉配比×强度提高值×高炉产量增加比例×吨铁利润＝650÷1.62÷75％×0.97％×1.95×120×40％＝485.72万元。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的替代、修饰、组合、改变、简化等，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种稳定烧结过程的控制方法，其特征在于，包括：
步骤S1：采集原料的物理化学参数，计算烧结矿碱度，将计算结果与所期望的范围进行比较，如果计算结果不在所期望的范围之内，对原料进行调整；
步骤S2：采集烧结过程的过程参数，计算烧结矿强度，将计算结果与所期望的范围进行比较，如果计算结果不在所期望的范围之内，对过程参数进行调整。
2.根据权利要求1所述的稳定烧结过程的控制方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：
S11：采集矿粉SiO2含量、生石灰CaO含量、白云石CaO含量和SiO2含量，根据烧结矿碱度＝2.47+0.0031×矿粉SiO2含量-0.00266×生石灰CaO含量-0.00301×白云石CaO含量+0.0145×白云石SiO2含量来计算烧结矿碱度；
S12：将计算得到的烧结矿碱度与所期望的烧结矿碱度范围进行比较；
S13：如果计算得到的烧结矿碱度不在所期望的烧结矿碱度范围之内，调整物料参数。
3.根据权利要求2所述的稳定烧结过程的控制方法，其特征在于，所述所期望的烧结矿碱度范围是1.85～2.25，或者1.85～2.25中的任一数值，或者1.85～2.25中的任一范围。
4.根据权利要求1所述的稳定烧结过程的控制方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：
S21：采集烧结过程的如下工艺参数：料层厚度、烧结机机速、点火温度、BTP温度、烧结机第一组烟道的负压、烧结机第二组烟道的负压、烧结机第一组烟道的废气温度和烧结机第二组烟道的废气温度；根据如下公式计算烧结矿强度ISO：烧结矿强度ISO＝77.6-0.0029×料层厚度+0.824×烧结机机速+0.00045×点火温度-0.00332×BTP温度+0.323×烧结机第一组烟道的负压-0.373×烧结机第二组烟道的负压+0.0513×烧结机第一组烟道的废气温度-0.0183×烧结机第二组烟道的废气温度；
S22：将计算得到的烧结矿强度ISO与所期望的烧结矿强度ISO范围进行比较；
S23：如果计算得到的烧结矿强度ISO不在所期望的烧结矿强度ISO范围之内，调整烧结过程的参数。
5.根据权利要求4所述的稳定烧结过程的控制方法，其特征在于，所述所期望的烧结矿强度ISO范围是77.5～83.5，或者77.5～83.5中的任一数值，或者77.5～83.5中的任一范围。
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