调整球团矿配矿比来优化高炉综合炉料冶金性能的方法
【专利摘要】本发明涉及一种优化高炉综合炉料冶金性能的方法，是一种调整球团矿配矿比来优化高炉综合炉料冶金性能的方法，包括以下步骤：建立球团矿的配矿比与综合炉料的软化开始温度的关系式；测定各综合炉料配矿比的熔滴性能总特性值；调整球团矿的配矿比优化高炉综合炉料冶金性能。本发明可以调整好高炉综合炉料的软熔滴落性能，能够使炉料具有良好的冶金性能，在炉内形成合理稳定的软熔带，利于高炉强化冶炼，可以获得最佳的高炉生产技术经济指标。
【专利说明】调整球团矿配矿比来优化高炉综合炉料冶金性能的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种优化高炉综合炉料冶金性能的方法，具体的说是一种调整球团矿 配矿比来优化高炉综合炉料冶金性能的方法。
【背景技术】
[0002] 在使用高碱度烧结矿+酸性炉料（球团矿+少量天然块矿）的高炉综合炉料结构 模式时，由于种种原因，酸性炉料中天然块矿始终属于少量配角地位，不能多用，于是球团 矿在综合炉料结构中占据了酸性炉料的主导地位，加上它有别于天然块矿的熟料结构，球 团矿的配矿比对高炉综合炉料的软熔滴落性能有着决定性的影响。
[0003] 北京科技大学烧结球团研究室对国内部分钢铁厂这种高炉综合炉料结构进行了 比较系统的研究，结果表明：1)综合炉料可以避免酸性炉料软化温度过低，软化区间过宽 的弱点，同时可以提高压差陡升温度，达到自熔性烧结矿的水平，并使最大压差值降低，从 而使料柱的透气性得到改善。2)综合炉料可以发挥高碱度烧结矿冶金性能良好的优越性， 同时也克服因碱度过高难熔而单一炉料不能滴落，给高炉操作造成困难的缺点。可以看出， 球团矿在高炉综合炉料的软熔滴落性能中所表现出来的缺点可以总结为两点：软化温度过 低和熔滴性能总特性值过高，因此，综合炉料的软化开始温度以及它的熔滴性能总特性值 是受球团矿的配矿比支配的，可以通过调整球团矿的配矿比来优化高炉综合炉料的软熔滴 落性能。
[0004] 调整好高炉综合炉料的软熔滴落性能，能够使炉料具有良好的冶金性能，在炉内 形成合理稳定的软熔带，利于高炉强化冶炼，可以获得最佳的高炉生产技术经济指标，因 此，调整好球团矿配矿比可以对高炉综合炉料冶金性能进行优化，对炼铁生产具有重要的 意义。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种调整球 团矿配矿比来优化高炉综合炉料冶金性能的方法，冶金性能得到优化的高炉综合炉料，能 够在炉内形成合理稳定的软熔带，利于高炉强化冶炼，可以获得最佳的高炉生产技术经济 指标，从而达到提高高炉生产的产量和质量，降低生产消耗的目的。
[0006] 本发明解决以上技术问题的技术方案是：
[0007] -种调整球团矿配矿比来优化高炉综合炉料冶金性能的方法，包括以下步骤：
[0008] ㈠建立球团矿的配矿比与综合炉料的软化开始温度的关系式：
[0009] i对一段时间内（组成综合炉料的各个单一炉料的冶金性能在这段时间内不发 生较大的变化为标准）高炉生产所使用的综合炉料配矿比进行软化开始温度的试验测定， 将试验得到的数据建立试验数据总表；
[0010] ii对得到的试验数据总表建立数学模型：
[0011] 设高炉综合炉料的荷重还原软化开始温度为y，组成高炉综合炉料的单一炉料的 种类设为矿种1，矿种2,……，矿种m，单一炉料占高炉综合炉料的分数设为xl，x2,……， xm,于是：
[0012] y = b0+blxl+b2x2+......+bmxm+ e (I)
[0013] 式中，b0、bl、bl......，bm分别是自变量xl，x2，......，xm的系数；
[0014] 假设对自变量和因变量进行了 n次观测试验，使用整体线性回归模型的形式：
[0015] yl = b0+blxll+b2xl2+......+bmxlm+ e I
[0016] ............ (2)
[0017] yn = b0+blxnl+b2xn2+......+bmxnm+ e n
[0018] iii确定球团矿的配矿比与综合炉料的软化开始温度的关系式：所述公式（2)写成 向量矩阵的形式：
[0019] Y=XP+J (3)
[0020] 其中3是系数矩阵，e是误差，e n相互独立,E e n = 0,Var ( e n) = O 2,b0,bl, b2,…，bm, 〇 2是未知的参数，xl, x2, ......，xm是自变量，yl, y2, ......，yn是因变量，它 是随机变量，用最小二乘法估计未知的参数b0，bl，b2,…，bm，即选择P使残差平方和最 小的方法得到b0，bl，b2，"^bm;
[0021] ㈡测定各综合炉料配矿比的熔滴性能总特性值：
[0022] I引入熔滴性能总特性值S :
[0023] 熔滴性能总特性值是对高炉生产配矿比组合的混合高炉炉料的冶金性能的评价， S值越小，熔滴性能越好，也就是该配矿比组合的混合高炉炉料的冶金性能越好，其计算式 为：
【权利要求】
1.调整球团矿配矿比来优化高炉综合炉料冶金性能的方法，其特征在于：包括以下步 骤： (-)建立球团矿的配矿比与综合炉料的软化开始温度的关系式： i对一段时间内高炉生产所使用的综合炉料配矿比进行软化开始温度的试验测定，将 试验得到的数据建立试验数据总表，所述的一段时间以组成综合炉料的各个单一炉料的冶 金性能在这段时间内不发生较大的变化为标准； ii对得到的试验数据总表建立数学模型： 设高炉综合炉料的荷重还原软化开始温度为y，组成高炉综合炉料的单一炉料的种类 设为矿种1，矿种2，……，矿种m，单一炉料占高炉综合炉料的分数设为xl，x2，……，xm， 于是： y = b0+blxl+b2x2+......+bmxm+ e (I) 式中，bO、bl、bl......，bm分别是自变量xl，x2，......，xm的系数； 假设对自变量和因变量进行了 n次观测试验，使用整体线性回归模型的形式： yl = b0+blxll+b2xl2+......+bmxlm+ e I ............ (2) yn = b0+blxnl+b2xn2+......+bmxnm+ e n iii确定球团矿的配矿比与综合炉料的软化开始温度的关系式：所述公式（2)写成向量 矩阵的形式： Y=I P+J (3) 其中P是系数矩阵，e是误差，e n相互独立，E e n = 0, Var ( e n) = 〇 2, bO, bl， b2，…，bm，〇 2是未知的参数，xl，x2, ......，xm是自变量，yl, y2, ......，yn是因变量，它 是随机变量，用最小二乘法估计未知的参数b0，bl，b2,…，bm，即选择P使残差平方和最 小的方法得到b0，bl，b2，"^bm; (二)测定各综合炉料配矿比的熔滴性能总特性值： I引入熔滴性能总特性值S : 熔滴性能总特性值是对高炉生产配矿比组合的混合高炉炉料的冶金性能的评价，S值 越小，熔滴性能越好，也就是该配矿比组合的混合高炉炉料的冶金性能越好，其计算式为：
式中，ts为开始熔融温度，是对应APd/2时候的温度，°C ;td为开始滴落时候的温 度，°C ; A Ps为开始熔融时的压差，APs = A Pd/2, Pa; A Pd为最大压差，Pa; II测定每个高炉生产配矿比的熔滴性能总特性值Sn,其中n = 1，2, 3，......： ① 在铁矿石软熔滴落装置中测定各个高炉生产配矿比所组合的混合高炉炉料的熔滴 性能总特性值； ② 按照各个高炉生产配矿比，准备好高炉入炉混合炉料试样，将混合炉料试样装入石 墨坩埚中，底层和上层各铺上焦块，再将装有混合炉料试样和焦块的石墨坩埚装入铁矿石 软熔滴落装置中进行测定，得到首个高炉生产配矿比的入炉混合炉料试样的熔滴性能总特 性值Sl ; ③ 用与上面同样的方法得到其他高炉生产配矿比的入炉混合炉料试样的熔滴性能总 特性值S2，S3，S4，……,Sn ； ④ 将SI, S2, S3, S4，……，Sn分别列人上述步骤㈠的试验数据总表中； 曰调整球团矿的配矿比优化高炉综合炉料冶金性能： ⑴对步骤(：=)得到的试验数据总表进行如下优化： 1) 适宜的混合高炉炉料的低温还原粉化性，即保证
所计算的值为挑选者认为是适中的； 式中R :混合炉料的低温还原粉化性RDI % ：某单一炉料的低温还原粉化性RDI % ; Ni :单一炉料占混合炉料的分数；N :混合炉料中所含单一炉料的种类数； 2) 适宜的混合高炉炉料的高温还原性，即保证
所计算的值为挑选者认为是适中的； 式中I :混合炉料的还原性RI% !Ii :某单一炉料的还原性RI% ：单一炉料占混合炉 料的分数；N :混合炉料中所含单一炉料的种类数； ⑵调整球团矿的配矿比优化高炉综合炉料冶金性能： 对试验数据总表中的符合上述步骤⑴中两个优化条件的各混合高炉炉料的配矿比进 行重新排序列表，以高炉综合炉料球团矿配矿比的大小为序，自上而下从小到大排列，得到 一个新的试验数据总表，然后对新表所列各混合高炉炉料的配矿比用如下两种方法之一进 行优化： 第一种：根据新试验数据总表进行优化，即用软化开始温度ta和熔滴性能总特性值S 的数对形式进行优化：第一步，熔滴性能总特性值的优化：选择某个熔滴性能总特性值以 下的S值作为考虑的范围进行初选，淘汰那些熔滴性能总特性值过大的软化开始温度ta和 熔滴性能总特性值S数对；第二步，综合炉料软化开始温度的优化：在第一步留下的数对范 围内选择它们的软化开始温度，以最低软化开始温度ta不低于某个值为标准来进行淘汰， 该值的选定以"当高炉综合炉料的球团矿配矿比大到一定程度后，ta再小就会影响实际高 炉的冶炼进程"为标准；第三步，调整球团矿的配矿比优化高炉综合炉料冶金性能：最终进 行球团矿配矿比的优化，从经过上述优化后留下的软化开始温度ta和熔滴性能总特性值S 的数对中选择球团矿配矿比较小的数对作为最终优化的混合高炉炉料的配矿比； 第二种：根据步骤(-)最终确定的数学关系式来调整球团矿配矿比进行优化：根据步骤 (-)得到的最终确定的数学关系式，使用文字表述就是酸性球团矿的用量增加会使综合炉料 软化开始温度劣化，即高炉综合炉料的球团矿配矿比越大，其软化开始温度就越小，当高炉 综合炉料的球团矿配矿比大到一定程度后，就会影响实际高炉的冶炼进程，因此，第一步将 球团矿配矿比调整到足够大，即一直到其相对应的软化开始温度小到生产不可以容忍的方 法进行初调，这个数值的大小由步骤(-)得到的最终确定的数学关系式来确定；第二步对球 团矿配矿比进行再次调整：有时候会出现球团矿配矿比太大但是高炉综合炉料的软化开始 温度ta，熔滴性能总特性值S都较为理想甚至很好的情况，这种情况也要淘汰；第三步是对 剩下的数对用熔滴性能总特性值最小的原则挑选出最终优化的混合高炉炉料的配矿比，以 此结束优化操作。
2. 如权利要求1所述的调整球团矿配矿比来优化高炉综合炉料冶金性能的方法，其 特征在于：所述步骤i中，各种配矿比的高炉综合炉料，其软化开始温度的试验测定是放 在铁矿石软熔滴落试验装置中进行的，具体为：试样在N 2气的保护下温度升至900°C时 改通还原气体，流量为15L/min ;通还原气体后的升温速度为：小于1200°C为KTC /min， 1200-16301：为71：/111111，大于 16301：为21：/111111;荷重为1.01^/〇112;以试样收缩10%时的 温度为软化开始温度ta°C，矿石开始熔化压差陡升的温度表示矿石开始熔化温度ts°C，以 第一滴液滴下落温度表示矿石滴落温度td°C，取其中的软化开始温度ta°C作为基础数据， 并以此建立试验数据总表。
3. 如权利要求1所述的调整球团矿配矿比来优化高炉综合炉料冶金性能的方法，其特 征在于：所述步骤①中，各个高炉生产配矿比所组合的混合高炉炉料的熔滴性能总特性值 的测定在铁矿石软熔滴落装置中进行，具体的操作流程为：试样在N 2或者Ar2保护下温度 升至900°C时改通还原气体，流量为10L/min ;通还原气体后的升温速度为：小于900°C为 KTC /min，900-1000°C为 2°C /min，大于 1000°C为 3-4°C /min ;荷重为 I. Okg/cm2 ;以试样 收缩10%时温度为软化开始温度ta°C，矿石开始熔化压差陡升的温度表示矿石开始熔化 温度ts°C，对应APd/2时候的温度°C，以第一滴液滴下落温度表示矿石滴落温度td°C，开 始熔融时的压差为APs，APs= APd/2,单位为Pa;试验中出现的最大压差为APd，单位 为Pa。
4. 如权利要求2或3所述的调整球团矿配矿比来优化高炉综合炉料冶金性能的方法， 其特征在于：所述还原气体为CO和N2，两种气体的体积比为：CO :N2 = 30 :70。
5. 如权利要求1所述的调整球团矿配矿比来优化高炉综合炉料冶金性能的方法，其特 征在于：所述步骤②中，混合炉料试样粒度为6. 3-10毫米。
6. 如权利要求1所述的调整球团矿配矿比来优化高炉综合炉料冶金性能的方法，其特 征在于：所述步骤②中，将混合炉料试样装入内直径为40毫米的石墨坩埚中。
7. 如权利要求1所述的调整球团矿配矿比来优化高炉综合炉料冶金性能的方法，其特 征在于：所述步骤②中，底层和上层各铺上20毫米的粒度为10 - 20毫米的焦块。
【文档编号】C21B5/00GK104212925SQ201410511006
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】刘晓丹, 刘浩 申请人:南京钢铁股份有限公司