CN113962152A - 高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法 - Google Patents

高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113962152A
CN113962152A CN202111226917.XA CN202111226917A CN113962152A CN 113962152 A CN113962152 A CN 113962152A CN 202111226917 A CN202111226917 A CN 202111226917A CN 113962152 A CN113962152 A CN 113962152A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coke
blast furnace
alkali
alkali metal
post
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111226917.XA
Other languages
English (en)
Inventor
董晓森
饶家庭
郑魁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pangang Group Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Pangang Group Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pangang Group Research Institute Co Ltd filed Critical Pangang Group Research Institute Co Ltd
Priority to CN202111226917.XA priority Critical patent/CN113962152A/zh
Publication of CN113962152A publication Critical patent/CN113962152A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/27—Design optimisation, verification or simulation using machine learning, e.g. artificial intelligence, neural networks, support vector machines [SVM] or training a model
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
    • G06Q10/06393—Score-carding, benchmarking or key performance indicator [KPI] analysis
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/02—Reliability analysis or reliability optimisation; Failure analysis, e.g. worst case scenario performance, failure mode and effects analysis [FMEA]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法，属于冶金生产工艺技术领域。提供一种可快速计算高炉富碱焦炭反应性及反应后强度，达到简单、高效判定高炉内焦炭性能指标的计算方法。该计算方法先以制备的富碱焦炭为样品通过实试测定该富碱焦炭的焦炭反应性CRI和反应后强度CSR，并结合富碱焦炭制备过程中获得的碱金属浓度通过回归分析定义目标高炉内碱金属浓度与焦炭性能的关系，得到CRI＝f(CK,CNa)式1，CSR＝f(CK,CNa)式2，然后，采集目标高炉当前的钾收入量、钠收入量、铁水日产量以及焦炭日消耗量，计算出高炉内形成的碱金属K、Na的蒸汽浓度CK与CNa，最后，将碱金属浓度数据CK与CNa代入公式1和2中，计算得到高炉内富碱焦炭的反应性CRI与反应后强度CSR。

Description

高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法
技术领域
本发明涉及一种计算方法，尤其是涉及一种高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法，属于冶金生产工艺技术领域。
背景技术
高炉是当前对铁氧化物还原最高效的工艺设备、炼钢工艺原材料的主要生产者，如在生产过程中出现问题，会延误和影响整个生产工艺的正常进行。高炉炼铁所用焦炭不仅在高炉起还原剂、发热剂作用，还承担料柱骨架作用。为使高炉操作达到较好的技术经济指标，冶炼用焦炭俗称冶金焦必须具有适当的化学性质和物理性质，包括冶炼过程中的热态性质。但是由于在实际的生产过程中高炉内部是高温度、高压力、密闭复杂并且恶劣的环境，冶金过程很难进行实时的监测，因此，尽早的发现高炉内焦炭富碱后质量变化并采取及时措施进行调整对高炉的稳定顺行至关重要。然而，目前国内外针对高炉内焦炭富碱后质量变化的研究较少，且实用性差。同时高钛型高炉由于TiC、TiN、Ti(C,N)的存在，渣铁分离比普通高炉更为困难，受异常炉况的影响更大，而目前针对高钛型高炉内富碱焦炭质量变化的计算方法也较少，因此开发一种高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法便成为了本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可快速计算高炉富碱焦炭反应性及反应后强度，达到简单、高效判定高炉内焦炭性能指标的高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法，其特征在于：所述的计算方法先以制备的富碱焦炭为样品通过实试测定该富碱焦炭的焦炭反应性CRI和反应后强度CSR，并结合富碱焦炭制备过程中获得的碱金属浓度通过回归分析定义目标高炉内碱金属浓度与焦炭性能的关系，得到如下关系式，
CRI＝f(CK,CNa)……………………(1)，
CSR＝f(CK,CNa)……………………(2)，
式中,CRI与CSR分别表示焦炭反应性和反应后强度，％；CK与CNa分别表示钾蒸汽浓度与钠蒸汽浓度，％,
然后，采集目标高炉当前的钾收入量、钠收入量、铁水日产量MFe以及焦炭日消耗量MC，计算出高炉内形成的碱金属K、Na的蒸汽浓度CK与CNa，
最后，将计算获得的当前高炉内形成的碱金属浓度数据CK与CNa代入公式(1)和(2)中，计算得到高炉内富碱焦炭的反应性CRI与反应后强度CSR，
其中回归方程(1)、(2)的校正测定系数大于90％。
进一步的是，在制备富碱焦炭时是采用高温气相吸附法制取，所述的高温气相吸附法为一种模拟高炉环境在高温下利用一定碱金属蒸汽熏蒸焦炭从而制备富碱焦炭的实验方法，具体实验过程为，采用竖式电阻炉，在1300℃高温惰性气氛下，由无水碳酸钾或无水碳酸钠和碳粉发生还原反应生成一定浓度的钾或钠蒸汽，用于熏蒸一定量的焦炭球至少1小时，获得富钾焦炭或富钠焦炭，
其中焦炭球的粒径为23～25mm。
上述方案的优选方式是，在进行焦炭反应性和反应后强度测定实验时依据的是国标GB/T4000-2017，试验的次数不低于3次。
进一步的是，在计算目标高炉当前的碱金属K、Na的蒸汽浓度CK与CNa时是按下述公式计算获得的，
Figure BDA0003314464370000021
式中，MFe为铁水日产量，t；MC为焦炭日消耗量，kg；MK-re、MNa-re分别表示K、Na在炉内的循环富集量，kg/t。
上述方案的优选方式是，碱金属K、Na在炉内的循环富集量是按下述公式计算获得的，
MK-re＝RK×NK-re；MNa-re＝RNa×NNa-re；
式中NK-re、NNa-re分别表示碱金属K、Na在目标高炉内的循环富集倍数，一般取1～50；RK、RNa分别表示碱金属K、Na入炉负荷，kg/t。
进一步的是，碱金属K、Na在目标高炉内的循环富集倍数是以初始循环富集倍数NK-re-o、NNa-re-o为基础，持续采集高炉内碱金属收入与支出的最新数据，按每间隔1个月对富集倍数数值进行循环迭代更新获得的，其计算公式如下：
Figure BDA0003314464370000022
式中RK-in-new、RNa-in-new分别表示新采集的高炉每天碱金属K、Na的收入量，kg/t；RK-out-new、RNa-out-new分别表示新采集的高炉每天碱金属K、Na的支出量，kg/t；
Figure BDA0003314464370000023
分别表示新采集的时间段内高炉碱金属K、Na的收入量的平均值，kg/t，
并且在首次运行时，令循环富集倍数NK-re＝NK-re-o，NNa-re＝NNa-re-o。
上述方案的优选方式是，碱金属K、Na在目标高炉内的循环富集倍数计算完成后，还需要对循环富集倍数NK-re、NNa-re进行合理性判断，具体要求为NK-re≥1、NNa-re≥1，否则选取上次计算得到的NK-re、NNa-re数据用于碱金属K、Na的蒸汽浓度CK与CNa的计算；或根据经验，直接指定NK-re、NNa-re数值进行碱金属K、Na的蒸汽浓度CK与CNa的计算，指定的数值一般取1～50。
进一步的是，初始循环富集倍数NK-re-o、NNa-re-o是基于目标高炉开炉后至少监控1个月以上每天的碱金属K、Na的收入量和支出量数据，然后根据下述公式分别计算获得的，
Figure BDA0003314464370000031
式中：RK-in、RNa-in分别表示高炉每天碱金属K、Na的收入量，kg/t；RK-out、RNa-out分别表示高炉每天碱金属K、Na的支出量，kg/t；
Figure BDA0003314464370000032
分别表示高炉一段时间碱金属K、Na的收入量的平均值，kg/t。
本发明的有益效果是：本申请提供的计算方法先以制备的富碱焦炭为样品通过实试测定该富碱焦炭的焦炭反应性CRI和反应后强度CSR，并结合富碱焦炭制备过程中获得的碱金属浓度通过回归分析定义目标高炉内碱金属浓度与焦炭性能的关系，得到如下关系式，CRI＝f(CK,CNa)标记为式(1)，CSR＝f(CK,CNa)标记为式(2)，然后再采集目标高炉当前的钾收入量、钠收入量、铁水日产量MFe以及焦炭日消耗量MC，计算出高炉内形成的碱金属K、Na的蒸汽浓度CK与CNa，最后，将计算获得的当前高炉内形成的碱金属浓度数据CK与CNa代入公式(1)和(2)中，计算得到高炉内富碱焦炭的反应性CRI与反应后强度CSR，并使回归方程(1)、(2)的校正测定系数大于90％。由于本申请提供的计算方法是先通过试验测定富碱焦炭的焦炭反应性CRI和反应后强度CSR，并得出计算公式，然后再实时采集相应参数来计算高炉内富碱焦炭的反应性CRI与反应后强度CSR的，从而既解决了现有技术中没有可供借鉴的计算方法的技术问题，同时采用本申请提供的上述计算公式，还可快速计算高炉富碱焦炭反应性及反应后强度，达到简单、高效判定高炉内焦炭性能指标。
附图说明
图1为本发明高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法的判定逻辑图。
具体实施方式
如图1所示是本发明提供的一种可快速计算高炉富碱焦炭反应性及反应后强度，达到简单、高效判定高炉内焦炭性能指标的高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法。所述的计算方法先以制备的富碱焦炭为样品通过实试测定该富碱焦炭的焦炭反应性CRI和反应后强度CSR，并结合富碱焦炭制备过程中获得的碱金属浓度通过回归分析定义目标高炉内碱金属浓度与焦炭性能的关系，得到如下关系式，
CRI＝f(CK,CNa)……………………(1)，
CSR＝f(CK,CNa)……………………(2)，
式中,CRI与CSR分别表示焦炭反应性和反应后强度，％；CK与CNa分别表示钾蒸汽浓度与钠蒸汽浓度，％,
然后，采集目标高炉当前的钾收入量、钠收入量、铁水日产量MFe以及焦炭日消耗量MC，计算出高炉内形成的碱金属K、Na的蒸汽浓度CK与CNa，
最后，将计算获得的当前高炉内形成的碱金属浓度数据CK与CNa代入公式(1)和(2)中，计算得到高炉内富碱焦炭的反应性CRI与反应后强度CSR，
其中回归方程(1)、(2)的校正测定系数大于90％。本申请提供的计算方法先以制备的富碱焦炭为样品通过实试测定该富碱焦炭的焦炭反应性CRI和反应后强度CSR，并结合富碱焦炭制备过程中获得的碱金属浓度通过回归分析定义目标高炉内碱金属浓度与焦炭性能的关系，得到如下关系式，CRI＝f(CK,CNa)标记为式(1)，CSR＝f(CK,CNa)标记为式(2)，然后再采集目标高炉当前的钾收入量、钠收入量、铁水日产量MFe以及焦炭日消耗量MC，计算出高炉内形成的碱金属K、Na的蒸汽浓度CK与CNa，最后，将计算获得的当前高炉内形成的碱金属浓度数据CK与CNa代入公式(1)和(2)中，计算得到高炉内富碱焦炭的反应性CRI与反应后强度CSR，并使回归方程(1)、(2)的校正测定系数大于90％。由于本申请提供的计算方法是先通过试验测定富碱焦炭的焦炭反应性CRI和反应后强度CSR，并得出计算公式，然后再实时采集相应参数来计算高炉内富碱焦炭的反应性CRI与反应后强度CSR的，从而既解决了现有技术中没有可供借鉴的计算方法的技术问题，同时采用本申请提供的上述计算公式，还可快速计算高炉富碱焦炭反应性及反应后强度，达到简单、高效判定高炉内焦炭性能指标。
上述实施方式中，提高计算的速度，以及计算的准确率，本申请在制备富碱焦炭时是采用高温气相吸附法制取，所述的高温气相吸附法为一种模拟高炉环境在高温下利用一定碱金属蒸汽熏蒸焦炭从而制备富碱焦炭的实验方法，具体实验过程为，采用竖式电阻炉，在1300℃高温惰性气氛下，由无水碳酸钾或无水碳酸钠和碳粉发生还原反应生成一定浓度的钾或钠蒸汽，用于熏蒸一定量的焦炭球至少1小时，获得富钾焦炭或富钠焦炭，其中焦炭球的粒径为23～25mm。相应的，在进行焦炭反应性和反应后强度测定实验时依据的是国标GB/T4000-2017，而且试验的次数不低于3次。
相应的，为了更加便利化计算过程中，本申请在计算目标高炉当前的碱金属K、Na的蒸汽浓度CK与CNa时是按下述公式计算获得的，
Figure BDA0003314464370000051
式中，MFe为铁水日产量，t；MC为焦炭日消耗量，kg；MK-re、MNa-re分别表示K、Na在炉内的循环富集量，kg/t。此时，碱金属K、Na在炉内的循环富集量是按下述公式计算获得的，
MK-re＝RK×NK-re；MNa-re＝RNa×NNa-re；
式中NK-re、NNa-re分别表示碱金属K、Na在目标高炉内的循环富集倍数，一般取1～50；RK、RNa分别表示碱金属K、Na入炉负荷，kg/t；
碱金属K、Na在目标高炉内的循环富集倍数是以初始循环富集倍数NK-re-o、NNa-re-o为基础，持续采集高炉内碱金属收入与支出的最新数据，按每间隔1个月对富集倍数数值进行循环迭代更新获得的，其计算公式如下：
Figure BDA0003314464370000052
式中RK-in-new、RNa-in-new分别表示新采集的高炉每天碱金属K、Na的收入量，kg/t；RK-out-new、RNa-out-new分别表示新采集的高炉每天碱金属K、Na的支出量，kg/t；
Figure BDA0003314464370000053
分别表示新采集的时间段内高炉碱金属K、Na的收入量的平均值，kg/t，
并且在首次运行时，令循环富集倍数NK-re＝NK-re-o，NNa-re＝NNa-re-o。与此同时，碱金属K、Na在目标高炉内的循环富集倍数计算完成后，还需要对循环富集倍数NK-re、NNa-re进行合理性判断，具体要求为NK-re≥1、NNa-re≥1，否则选取上次计算得到的NK-re、NNa-re数据用于碱金属K、Na的蒸汽浓度CK与CNa的计算；或根据经验，直接指定NK-re、NNa-re数值进行碱金属K、Na的蒸汽浓度CK与CNa的计算，指定的数值一般取1～50。
进一步的，本申请的初始循环富集倍数NK-re-o、NNa-re-o是基于目标高炉开炉后至少监控1个月以上每天的碱金属K、Na的收入量和支出量数据，然后根据下述公式分别计算获得的，
Figure BDA0003314464370000054
式中：RK-in、RNa-in分别表示高炉每天碱金属K、Na的收入量，kg/t；RK-out、RNa-out分别表示高炉每天碱金属K、Na的支出量，kg/t；
Figure BDA0003314464370000055
分别表示高炉一段时间碱金属K、Na的收入量的平均值，kg/t。
本申请中所述的回归分析为现有的传统回归方法；本申请所述的校正测定系数主要用于判断回归方程与实际数据吻合程度的一个数值，在回归分析中经常用到，其实质就是拟合度，也叫调整后R2。
综上所述，本申请提供的技术方案建立的一种新的计算方法可以利用高炉内碱负荷数据及其它生产数据经过简单计算就能较为准确地计算高炉内富碱焦炭的反应性和反应后强度，以辅助现场操作者判断炉况，简单、高效、实用，且适用于高钛型高炉。可推广到其他普通冶炼高炉及高钛型冶炼高炉，应用价值大；通过监控高炉碱金属负荷能够迅速计算炉内焦炭性能，简单易操作，实用强。有助于高炉现场操作人员通过监控高炉碱金属负荷数据直接计算高炉内部焦炭反应性及反应后强度的，同时有利于及时发现焦炭性能异常以采取必要措施稳定炉况，减少不必要波动及事故发生。
具体实施例
本发明的目的在于,提供一种用于内富碱焦炭反应性及反应后强度计算方法，该计算方法基于所研究高炉碱金属负荷数据即可快速计算高炉富碱焦炭反应性及反应后强度，达到简单、高效判定高炉内焦炭性能指标的目的。
技术方案：
为实现以上目的，本发明通过以下步骤计算高炉富碱焦炭反应性及反应后强度：
步骤一：定义目标高炉内碱金属浓度与焦炭性能的关系
取目标高炉的焦炭原始样品，利用高温气相吸附法制备富碱焦炭，然后按照国标GB/T4000-2017进行焦炭反应性和反应后强度测定实验，记录每次实验的数据，包括制备富碱焦炭实验中碱金属浓度(钾蒸汽浓度CK与钠蒸汽浓度CNa)、焦炭反应性CRI与反应后强度CSR测定结果。
其中，高温气相吸附法是指一种模拟高炉环境在高温下利用一定碱金属蒸汽熏蒸焦炭从而制备富碱焦炭的实验方法，具体实验过程：采用竖式电阻炉，在1300℃高温惰性气氛下，由无水碳酸钾(或无水碳酸钠)和碳粉发生还原反应生成一定浓度的钾(或钠)蒸汽，用于熏蒸一定量的焦炭球(粒径23～25mm)1小时，从而制备富钾(或钠)焦炭，以为后续反应性及反应后强度测定提供样品。
根据上述试验获取的不同碱金属蒸汽浓度(CK与CNa)数据和对应的焦炭性能(CRI与CSR)数据，进行回归分析，从而定义目标高炉内碱金属浓度与焦炭性能的关系，得到如下所示关系式，同时要求回归方程的校正测定系数(Adjusted R Square)大于90％。
CRI＝f(CK,CNa) (1)
CSR＝f(CK,CNa) (2)
式中：CRI与CSR分别表示焦炭反应性和反应后强度，％；CK与CNa分别表示钾蒸汽浓度与钠蒸汽浓度，％。
步骤二：定义碱金属在目标高炉内的循环富集倍数
基于目标高炉开炉后(至少监控1个月以上，时间周期可尽可能长)每天碱金属K、Na的收入量(RK-in与RNa-in)和支出量数据(RK-out与RNa-out)，然后根据以下公式分别计算碱金属K、Na的初始循环富集倍数NK-re-o与NNa-re-o：
Figure BDA0003314464370000071
Figure BDA0003314464370000072
式中：NK-re-o、NNa-re-o分别表示碱金属K、Na在目标高炉内的初始循环富集倍数；RK-in、RNa-in分别表示高炉每天碱金属K、Na的收入量，kg/t；RK-out、RNa-out分别表示高炉每天碱金属K、Na的支出量，kg/t；
Figure BDA0003314464370000073
分别表示高炉一段时间碱金属K、Na的收入量的平均值，kg/t。
下一步持续采集高炉碱金属收入与支出新数据，每间隔1个月对循环富集倍数数值进行迭代更新，计算公式如下：
Figure BDA0003314464370000074
Figure BDA0003314464370000075
式中：NK-re、NNa-re分别表示碱金属K、Na在目标高炉内的循环富集倍数；RK-in-new、RNa-in-new分别表示新采集的高炉每天碱金属K、Na的收入量，kg/t；RK-out-new、RNa-out-new分别表示新采集的高炉每天碱金属K、Na的支出量，kg/t；
Figure BDA0003314464370000076
分别表示新采集的时间段内高炉碱金属K、Na的收入量的平均值，kg/t。
该计算方法首次运行时，令循环富集倍数NK-re＝NK-re-o，NNa-re＝NNa-re-o。
若目标高炉出现无法采集相关数据用于循环富集倍数计算或数据量不足以完成计算时，则以上一次计算得到循环富集倍数数据(NK-re、NNa-re)代入本次计算中使用，或者根据目标高炉冶炼条件，由高炉操作者直接指定循环富集倍数具体数值(NK-re、NNa-re)以用于后续计算，一般取1～50。
然后判断计算结果NK-re、NNa-re的合理性，要求NK-re≥1且NNa-re≥1，否则选取上次计算得到的NK-re、NNa-re数据用于此次计算，或根据经验，直接指定NK-re、NNa-re数值，一般取1～50。
步骤三：计算高炉内碱金属循环富集量及炉内碱金属蒸汽浓度
采集当前高炉的碱金属K、Na入炉负荷RK与RNa(即收入量)、铁水日产量MFe与焦炭日消耗量MC，首先计算高炉内碱金属K、Na循环富集量MK-re与MNa-re，计算公式如下：
MK-re＝RK×NK-re (7)
MNa-re＝RNa×NNa-re (8)
式中：MK-re、MNa-re分别表示K、Na在炉内的循环富集量，kg/t；RK、RNa分别表示碱金属K、Na入炉负荷(即收入量)，kg/t。
然后计算高炉内形成的碱金属K、Na蒸汽浓度CK与CNa，计算公式如下：
Figure BDA0003314464370000081
Figure BDA0003314464370000082
式中：MFe为铁水日产量，t；MC为焦炭日消耗量，kg。
步骤四：计算焦炭反应性及反应后强度
将步骤三计算得到的当前高炉内形成的碱金属浓度数据CK与CNa，代入公式(1)和(2)中计算得到高炉内富碱焦炭的反应性CRI与反应后强度CSR。
实施例一
为让本发明的上述特征和优点能更加明显易懂，结合附图1判定逻辑图，以某钢铁公司高炉实际生产数据为例，对本发明作进一步详细说明：
图1为该发明的判定逻辑图。
步骤一：定义目标高炉内碱金属浓度与焦炭性能的关系
取目标高炉的焦炭原始样品，利用高温气相吸附法制备富碱焦炭，然后按照国标GB/T4000-2017进行焦炭反应性和反应后强度测定实验，记录每次实验的数据，包括制备富碱焦炭实验中碱金属浓度(钾蒸汽浓度CK与钠蒸汽浓度CNa)、焦炭反应性CRI与反应后强度CSR测定结果，如表一所示。
其中，高温气相吸附法是指一种模拟高炉环境在高温下利用一定碱金属蒸汽熏蒸焦炭从而制备富碱焦炭的实验方法，具体实验过程：采用竖式电阻炉，在1300℃高温惰性气氛下，由无水碳酸钾(或无水碳酸钠)和碳粉发生还原反应生成一定浓度的钾(或钠)蒸汽，用于熏蒸一定量的焦炭球(粒径23～25mm)1小时，从而制备富钾(或钠)焦炭，以为后续反应性及反应后强度测定提供样品。
根据上述试验测定的不同碱金属蒸汽浓度(CK与CNa)数据和对应的焦炭性能(CRI与CSR)数据，进行回归分析，从而定义目标高炉内碱金属浓度与焦炭性能的关系，得到如下所示关系式，且回归方程的校正测定系数(Adjusted R Square)分别为97％、92％，均大于90％，满足要求。
CRI＝a+b×CK+c×CNa (1)
CSR＝i+j×CK+k×CNa (2)
式中：CRI与CSR分别表示焦炭反应性和反应后强度，％；CK与CNa分别表示钾蒸汽浓度与钠蒸汽浓度，％；a、b、c与i、j、k为常数，分别为25.156、7.160、13.924、63.129、-7.218、-15.393。
表一不同碱金属蒸汽浓度下焦炭反应性及反应后强度测定试验结果
序号 K(％) Na(％) CRI(％) CSR(％)
1 0.00 0.00 24.44 65.08
2 0.50 0.25 31.35 58.19
3 1.00 0.25 36.75 50.2
4 2.00 0.25 42.60 45.47
5 0.20 0.50 34.42 50.57
6 0.20 1.00 41.12 45.28
7 0.20 2.00 53.95 32.1
步骤二：定义碱金属在目标高炉内的循环富集倍数
基于该高炉开炉后前1个月每天碱金属K、Na的收入量(RK-in与RNa-in)和支出量数据(RK-out与RNa-out)，然后根据以下公式分别计算碱金属K、Na的初始循环富集倍数NK-re-o与NNa-re-o，计算得到NK-re-o＝10.3，NNa-re-o＝8.5：
Figure BDA0003314464370000091
Figure BDA0003314464370000092
式中：NK-re-o、NNa-re-o分别表示碱金属K、Na在目标高炉内的初始循环富集倍数；RK-in、RNa-in分别表示高炉每天碱金属K、Na的收入量，kg/t；RK-out、RNa-out分别表示高炉每天碱金属K、Na的支出量，kg/t；
Figure BDA0003314464370000093
分别表示高炉一段时间碱金属K、Na的收入量的平均值，kg/t。
该计算方法首次运行时，令循环富集倍数NK-re＝NK-re-o＝4.1，NNa-re＝NNa-re-o＝3.0，由于NK-re≥1且NNa-re≥1，则计算结果NK-re、NNa-re合理，可用于计算。
步骤三：计算高炉内碱金属循环富集量及炉内碱金属蒸汽浓度
采集当前高炉的碱金属K、Na入炉负荷RK与RNa(即收入量)、铁水日产量MFe与焦炭日消耗量MC，首先计算高炉内碱金属K、Na循环富集量MK-re与MNa-re，计算公式如下：
MK-re＝RK×NK-re (5)
MNa-re＝RNa×NNa-re (6)
式中：MK-re、MNa-re分别表示K、Na在炉内的循环富集量，kg/t；RK、RNa分别表示碱金属K、Na入炉负荷(即收入量)，kg/t。
然后计算高炉内形成的碱金属K、Na蒸汽浓度CK与CNa，计算公式如下：
Figure BDA0003314464370000101
Figure BDA0003314464370000102
式中：MFe为铁水日产量，t；MC为焦炭日消耗量，kg。
分别代入RK与RNa的数值2.792kg/t、2.980kg/t，铁水日产量MFe＝3202.9t与焦炭日消耗量MC＝1.5×106kg数据到公式(5)、(6)、(7)和(8)中，计算得到碱金属K、Na蒸汽浓度CK＝2.44％、CNa＝1.91％。
步骤四：计算焦炭反应性及反应后强度
将步骤三计算得到的当前高炉内形成的碱金属浓度数据CK＝2.44％、CNa＝1.91％，代入公式(1)和(2)中计算得到高炉内富碱焦炭的反应性CRI与反应后强度CSR，分别为CRI＝69.22％，CSR＝16.12，可用于判断该高炉内部焦炭富碱后反应性的升高水平及反应后强度的降低程度，以综合高炉各方面数据判断炉况。

Claims (8)

1.高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法，其特征在于：所述的计算方法先以制备的富碱焦炭为样品通过实试测定该富碱焦炭的焦炭反应性CRI和反应后强度CSR，并结合富碱焦炭制备过程中获得的碱金属浓度通过回归分析定义目标高炉内碱金属浓度与焦炭性能的关系，得到如下关系式，
CRI＝f(CK,CNa)……………………(1)，
CSR＝f(CK,CNa)……………………(2)，
式中,CRI与CSR分别表示焦炭反应性和反应后强度，％；CK与CNa分别表示钾蒸汽浓度与钠蒸汽浓度，％,
然后，采集目标高炉当前的钾收入量、钠收入量、铁水日产量MFe以及焦炭日消耗量MC，计算出高炉内形成的碱金属K、Na的蒸汽浓度CK与CNa，
最后，将计算获得的当前高炉内形成的碱金属浓度数据CK与CNa代入公式(1)和(2)中，计算得到高炉内富碱焦炭的反应性CRI与反应后强度CSR，
其中回归方程(1)、(2)的校正测定系数大于90％。
2.根据权利要求1所述的高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法，其特征在于：在制备富碱焦炭时是采用高温气相吸附法制取，所述的高温气相吸附法为一种模拟高炉环境在高温下利用一定碱金属蒸汽熏蒸焦炭从而制备富碱焦炭的实验方法，具体实验过程为，采用竖式电阻炉，在1300℃高温惰性气氛下，由无水碳酸钾或无水碳酸钠和碳粉发生还原反应生成一定浓度的钾或钠蒸汽，用于熏蒸一定量的焦炭球至少1小时，获得富钾焦炭或富钠焦炭，
其中焦炭球的粒径为23～25mm。
3.根据权利要求2所述的高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法，其特征在于：在进行焦炭反应性和反应后强度测定实验时依据的是国标GB/T4000-2017，试验的次数不低于3次。
4.根据权利要求1、2或3所述的高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法，其特征在于：在计算目标高炉当前的碱金属K、Na的蒸汽浓度CK与CNa时是按下述公式计算获得的，
Figure FDA0003314464360000011
式中，MFe为铁水日产量，t；MC为焦炭日消耗量，kg；MK-re、MNa-re分别表示K、Na在炉内的循环富集量，kg/t。
5.根据权利要求4所述的高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法，其特征在于：碱金属K、Na在炉内的循环富集量是按下述公式计算获得的，
MK-re＝RK×NK-re；MNa-re＝RNa×NNa-re；
式中NK-re、NNa-re分别表示碱金属K、Na在目标高炉内的循环富集倍数，一般取1～50；RK、RNa分别表示碱金属K、Na入炉负荷，kg/t。
6.根据权利要求5所述的高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法，其特征在于：碱金属K、Na在目标高炉内的循环富集倍数是以初始循环富集倍数NK-re-o、NNa-re-o为基础，持续采集高炉内碱金属收入与支出的最新数据，按每间隔1个月对富集倍数数值进行循环迭代更新获得的，其计算公式如下：
Figure FDA0003314464360000021
式中RK-in-new、RNa-in-new分别表示新采集的高炉每天碱金属K、Na的收入量，kg/t；RK-out-new、RNa-out-new分别表示新采集的高炉每天碱金属K、Na的支出量，kg/t；
Figure FDA0003314464360000022
分别表示新采集的时间段内高炉碱金属K、Na的收入量的平均值，kg/t，
并且在首次运行时，令循环富集倍数NK-re＝NK-re-o，NNa-re＝NNa-re-o。
7.根据权利要求6所述的高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法，其特征在于：碱金属K、Na在目标高炉内的循环富集倍数计算完成后，还需要对循环富集倍数NK-re、NNa-re进行合理性判断，具体要求为NK-re≥1、NNa-re≥1，否则选取上次计算得到的NK-re、NNa-re数据用于碱金属K、Na的蒸汽浓度CK与CNa的计算；或根据经验，直接指定NK-re、NNa-re数值进行碱金属K、Na的蒸汽浓度CK与CNa的计算，指定的数值一般取1～50。
8.根据权利要求7所述的高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法，其特征在于：初始循环富集倍数NK-re-o、NNa-re-o是基于目标高炉开炉后至少监控1个月以上每天的碱金属K、Na的收入量和支出量数据，然后根据下述公式分别计算获得的，
Figure FDA0003314464360000023
式中：RK-in、RNa-in分别表示高炉每天碱金属K、Na的收入量，kg/t；RK-out、RNa-out分别表示高炉每天碱金属K、Na的支出量，kg/t；
Figure FDA0003314464360000024
分别表示高炉一段时间碱金属K、Na的收入量的平均值，kg/t。
CN202111226917.XA 2021-10-21 2021-10-21 高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法 Pending CN113962152A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111226917.XA CN113962152A (zh) 2021-10-21 2021-10-21 高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111226917.XA CN113962152A (zh) 2021-10-21 2021-10-21 高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113962152A true CN113962152A (zh) 2022-01-21

Family

ID=79465920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111226917.XA Pending CN113962152A (zh) 2021-10-21 2021-10-21 高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113962152A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115094172A (zh) * 2022-06-24 2022-09-23 广东韶钢松山股份有限公司 通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115094172A (zh) * 2022-06-24 2022-09-23 广东韶钢松山股份有限公司 通过焦炭抗碱性浸蚀性控制碱金属的入炉量的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104630410B (zh) 一种基于数据解析的转炉炼钢质量实时动态预测方法
CN109280726B (zh) 一种基于多元线性回归算法预测炼铁高炉炉芯死料柱温度的方法
CN106834593B (zh) 一种以参考炉次法确定rh精炼炉脱碳工艺数据的方法
CN111607673B (zh) 铁前诊断系统及方法
CN112926820A (zh) 一种高炉煤气流诊断及改善冶炼技术指标的方法
CN113962152A (zh) 高钛型高炉内富碱焦炭反应性及反应后强度的计算方法
CN112668148A (zh) 一种高钛型高炉上部气流分布情况与炉况判定方法
CN108106961A (zh) 一种高炉炼铁用焦炭反应性的检测方法
CN106190209B (zh) 一种预测配合煤冶炼焦炭中硫分的方法
CN103364423A (zh) 一种利用x射线荧光光谱仪测定尘泥球团成分的方法
CN104419799A (zh) 一种转炉冶炼在线预测高碳钢碳含量方法
CN112251610A (zh) 一种碳化钛渣及其冶炼方法
EP3989013A1 (en) Method for controlling process, operation guidance method, method for operating blast furnace, method for manufacturing molten iron, and device for controlling process
CN104034573B (zh) 一种镍基合金的消解方法
CN113343416B (zh) 一种有害元素对高炉冶炼影响及调控标准的建立方法
CN112501368B (zh) 一种高炉冶炼方法及计算机设备
CN104573316B (zh) 一种合理高炉综合炉料配矿比的优选方法
CN116150571A (zh) 一种高炉上部富碱焦炭孔隙率及结构强度计算方法
Suman et al. Monitoring of an ingot making facility via principal component analysis and its variants
CN111304521A (zh) 提高球墨铸铁熔炼铁水纯净度的方法
CN110399985A (zh) 一种基于实施焦炭热态性能检测设备精准操作与维护的方法
CN118549290A (zh) 一种干馏炉产出兰炭热解均匀程度的评价方法
CN117493900A (zh) 一种基于高炉原料质量波动的高炉炉况稳定性评价方法
WO2023070692A1 (zh) 一种高炉炉况在线评价系统
EP4407304A1 (en) Method for creating coke strength after reaction estimation model, method for estimating coke strength after reaction, and coke production method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination