本发明涉及高炉炼铁
技术领域：
，尤其涉及一种高炉短期休风料的计算方法。
背景技术：
：高炉休风是指高炉在炼铁生产过程中因计划检修、处理事故或其他原因等对高炉停止送风而中断生产的过程。高炉休风分长期休风和短期休风，其中把休风时间在16小时以内的休风划分为短期休风，而休风时间在16小时以上的休风则为长期休风。一般短期有计划的休风在休风之前会向高炉中加入不同于正常生产的炉料，以起到补充高炉休风期间的热量损失，使高炉在复风后炉况可快速恢复。目前情况下，工人都是依据自己的工作经验向高炉内加入一定量的净焦和正常料，以补充休风期间高炉的热量损失。但是，加入的净焦和正常料的量往往把握不好，造成高炉复风后炉温或高或低，减缓了高炉炉况的恢复，因而会给生产上造成一定的损失。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提供了一种高炉短期休风料的计算方法，该高炉短期休风料的计算方法能够在高炉短期休风时依据休风时间确定具体休风料的量，可确保高炉复风后炉况能够快速恢复至正常，并达到预期的炉温控制要求。本发明的采用的技术方案是：高炉短期休风料的计算方法，包括以下步骤：a、确定高炉装料容积：选定高炉，计算高炉装料容积，计算公式如式1所示，v高炉＝v炉腹+v炉腰+v炉身+v炉喉(1)其中，v高炉为高炉装料容积，v炉腹、v炉腰、v炉身分别为按高炉尺寸计算得到的高炉炉腹容积、高炉炉腰容积和高炉炉身容积，v炉喉为按高炉尺寸计算的高炉炉喉容积减去炉喉料线以上部分容积得到的容积；b、以实际生产条件，计算高炉休风料所需空料批重与正常料批重压缩后的体积：空料为焦炭，正常料为焦炭、综合铁矿、锰矿、与熔剂的混合物，且空料的焦炭批重与正常料中所含焦炭批重相同；根据实际生产对焦炭批重进行设定，采用行业标准的铁平衡和锰平衡得到正常料中综合矿批重和锰矿批重；并以单批正常料的炉渣二元碱度为定值，对正常料中熔剂批重进行确定；以焦炭批重、焦炭堆比重和炉料压缩率计算得到焦炭压缩后的体积，计算公式如式2所示，v焦炭＝m焦炭/ρ焦炭×(1－c)(2)其中，v焦炭为焦炭批重压缩后的体积，m焦炭为焦炭批重，ρ焦炭为焦炭堆比重，c为炉料压缩率；以综合矿批重、综合矿堆比重和炉料压缩率计算得到综合矿压缩后的体积，计算公式如式3所示，v综合矿＝m综合矿/ρ综合矿×(1－c)(3)其中，v综合矿为综合矿批重压缩后的体积，m综合矿为综合矿批重，ρ综合矿为综合矿堆比重，c为炉料压缩率；以锰矿批重、锰矿堆比重和炉料压缩率计算得到锰矿压缩后的体积，计算公式如式4所示，v锰矿＝m锰矿/ρ锰矿×(1－c)(4)其中，v锰矿为锰矿压缩后的体积，m锰矿为锰矿批重，ρ锰矿为锰矿堆比重，c为炉料压缩率；以熔剂批重、熔剂堆比重和炉料压缩率计算得到熔剂压缩后的体积，计算公式如式5所示，v熔剂＝m熔剂/ρ熔剂×(1－c)(5)其中，v熔剂为熔剂压缩后的体积，m熔剂为熔剂批重，ρ熔剂为熔剂堆比重，c为炉料压缩率；因此空料批重压缩后的体积v空料＝v焦炭，正常料批重压缩后的体积v正常料＝v焦炭+v综合矿+v锰矿+v熔剂；c、以高炉短期休风时休风时间与休风料总焦比的线性关系，计算相应休风时间段的休风料总焦比，计算公式如6所示，k总＝a×t+b(6)其中，k总为休风料总焦比，t为休风时间，a、b为以高炉实际生产可确定的定值；d、计算所需空料批数和正常料批数：以高炉装料容积与休风料的体积关系列方程式，具体方程式如式7所示，v高炉＝x×v空料+y×v正常料(7)其中，x为所需空料批数，y为所需正常料批数；以休风料总焦比与焦炭批重、正常料批重中含铁量关系列方程式，具体方程式如式8所示，k总＝(x×m焦炭+y×m焦炭)/(y×m铁)(8)其中，m铁为正常料批重中所含铁的质量；由方程式7和8可得到空料批数x和正常料批数y。作为对上述技术方案的进一步限定，步骤b中综合矿批重、锰矿批重及熔剂批重计算的具体步骤如下：b1、以焦炭批重和正常料焦比计算单批正常料中所含铁的质量，计算公式如9所示，m铁＝m焦炭/正常料焦比(9)其中，m铁为正常料批重中含铁质量，m焦炭为焦炭批重；b2、对正常料批采用铁平衡和锰平衡方程计算正常料中综合矿批重和锰矿批重，具体方程式如式10、11所示，(m综合矿×综合矿含铁品位+m锰矿×锰矿含铁品位)×铁的回收率/铁水含铁百分比＝m铁(10)铁水原始含锰百分比×m铁+锰矿含锰百分比×锰的回收率×m锰矿＝m铁×要求铁水含锰百分比(11)b3、以焦炭批重、综合矿批重以及锰矿批重中所含cao、sio2、mgo、al2o3的质量得到炉渣原始二元碱度，原始二元碱度公式如式12所示，原始二元碱度＝mcao/msio2(12)其中，mcao为焦炭批重、综合矿批重以及锰矿批重中所含cao质量的总和，msio2为焦炭批重、综合矿批重以及锰矿批重中所含sio2质量的总和；随后对高炉炉渣二元碱度进行设定，并以设定的炉渣二元碱度、mcao和msio2计算得到需再添加的sio2质量，具体公式如式13所示，设定二元碱度＝mcao/(msio2+δmsio2)(13)其中，δmsio2为需再添加的sio2质量；由δmsio2以及熔剂中所含sio2的质量百分比可得到所需熔剂质量，即为正常料中熔剂批重。作为对上述技术方案的进一步限定，所述综合矿包括烧结矿和球团矿，所述烧结矿与球团矿于综合矿中的配比由实际生产确定。作为对上述技术方案的进一步限定，所述熔剂为蛇纹石。采用上述技术，本发明的优点在于：本发明的高炉短期休风料的计算方法，依据企业实际生产情况设定的生产基本条件可通过铁平衡、锰平衡以及炉渣平衡对净焦量以及正常料具体组成进行确定，随后以短期休风时休风料中焦炭增加的量与休风时间呈正比的理论基础为依据，可对不同高炉休风时间所需的高炉满炉休风料进行明确确定，使复风后高炉能迅速转入正常，避免了高炉复风后炉温或高或低的发生，因而减少了燃料的消耗，从而降低了大量人力物力的浪费，而且炉渣流动性也得到了明显的改善；另外，该计算方法简单，且便于进行计算机编程实现自动化计算，使计算速度快、计算精度高，避免了人直接干预、处理和控制造成的误差，同时也减轻了计算人员的工作量。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例本实施例涉及一种设计炉容为380m3的高炉短期休风料的计算方法，具体步骤如下：a、确定高炉装料容积计算380m3高炉装料容积，计算公式如式1所示，v高炉＝v炉腹+v炉腰+v炉身+v炉喉(1)其中，v高炉为高炉装料容积，v炉腹、v炉腰、v炉身分别为按高炉尺寸计算得到的高炉炉腹容积、高炉炉腰容积和高炉炉身容积，v炉喉为按高炉尺寸计算的高炉炉喉容积减去炉喉料线以上部分容积得到的容积；以380m3高炉设计图纸上标识的尺寸，计算可得v炉腹为84.1m3，v炉腰为36.48m3，v炉身为225.16m3，v炉喉为1.37m3，因此v高炉＝84.1m3+36.48m3+225.16m3+1.37m3＝347.11m3b、以实际生产条件，计算380m3高炉休风料所需空料批重与正常料批重压缩后的容积高炉休风料中空料为焦炭，正常料为焦炭、综合铁矿、锰矿与熔剂的混合物，且空料的焦炭批重与正常料中所含焦炭批重相同。其中，批重指装入高炉内一批料的质量。根据实际生产，设定焦炭批重为3200kg，采用行业标准的铁平衡和锰平衡得到正常料中综合矿批重和锰矿批重；并以单批正常料的炉渣二元碱度为定值，对正常料中熔剂批重进行确定；则单批正常料中综合矿批重、锰矿批重及熔剂批重的具体计算步骤如下：b1、以焦炭批重和以实际生产为依据设定的正常料焦比计算单批正常料中所含铁的质量，计算公式如9所示，m铁＝m焦炭/正常料焦比(9)其中，m铁为单批正常料中含铁质量，m焦炭为焦炭批重，正常料焦比(t/t)为0.43；则m铁＝3200kg/0.43＝7442kgb2、采用铁平衡和锰平衡方程计算单批正常料中综合矿批重和锰矿批重，具体方程式如式10、11所示，(m综合矿×综合矿含铁品位+m锰矿×锰矿含铁品位)×铁的回收率/铁水含铁百分比＝m铁(10)铁水原始含锰百分比×m铁+锰矿含锰百分比×锰的回收率×m锰矿＝m铁×要求铁水含锰百分比(11)其中，综合矿含铁品位、锰矿含铁品位、锰矿含锰百分比由企业生产中所使用的综合矿和锰矿决定，且综合矿包括烧结矿和球团矿，烧结矿与球团矿于综合矿中的配比由实际生产确定，本实施例中综合矿中烧结矿与球团矿的配比为0.82:0.18；而铁的回收率、铁水含铁百分比、铁水原始含锰百分比、锰的回收率、要求铁水含锰百分比则均为以实际生产为依据设定的具体数值，具体数据见表1所示。表1：综合矿含铁品位(％)55.83锰矿含铁品位(％)7.06锰矿含锰百分比(％)39.0铁的回收率(％)99.6铁水含铁百分比(％)94.0铁水原始含锰百分比(％)0.15锰的回收率(％)60.0要求铁水含锰百分比(％)1.0注：综合矿含铁品位(％)＝烧结矿含铁品位(％)×0.82+球团矿含铁品位(％)×0.18，烧结矿含铁品位(％)为54.58％，球团矿含铁品位(％)为61.54％。因此将表1数值代入式10、11中，得(m综合矿×55.83％+m锰矿×7.06％)×99.6％/94.0％＝7442kg0.15％×7442kg+39.0％×60.0％×m锰矿＝7442kg×1.0％通过解二元一次方程，计算得m综合矿为12546kg，m锰矿为270kg；m综合矿实际取12600kg；而锰矿为高炉辅料，主要作用是清洗高炉炉缸，改善铁水流动性，而企业为降低生产成本可不取，因此锰矿实际取零。b3、确定单批正常料中熔剂批重根据企业所使用的焦炭可确定焦炭中所含cao的百分含量为0.59％，所含sio2的百分含量为6.08％。根据综合矿中烧结矿和球团矿，可确定烧结矿所含cao的百分含量为11.21％，所含sio2的百分含量为5.97％；球团款所含cao的百分含量为0.74％，所含sio2的百分含量为7.76％；以及综合矿中烧结矿与球团矿的配比为0.82:0.18，可得综合矿中所含cao的百分含量为11.21％×0.82+0.74％×0.18＝9.33％综合矿批重中所含sio2的百分含量为5.97％×0.82+7.76％×0.18＝6.29％所以综合矿中所含cao的百分含量为9.33％，所含sio2的百分含量为6.29％。且铁水中含硅(％)为1.20％。以焦炭批重、综合矿批重以及锰矿批重中所含cao、sio2的质量以及进入铁水中sio2的质量得到炉渣原始二元碱度。原始二元碱度公式如式12所示，原始二元碱度＝mcao/msio2(12)其中，mcao为焦炭批重、综合矿批重以及锰矿批重中所含cao质量的总和，msio2为焦炭批重、综合矿批重以及锰矿批重中所含sio2质量的总和减去进入铁水中二氧化硅的质量；则mcao＝3200kg×0.59％+12600kg×9.33％＝1194kgmsio2＝3200kg×6.08％+12600kg×6.29％－7442kg×1.20％＝899kg所以原始二元碱度＝1194kg/899kg＝1.33为了改善高炉炉渣的流动性能，可适当向正常料中加入部分熔剂用以降低高炉炉渣的二元碱度。因此根据实际生产设定加入熔剂后的二元碱度为1.2，并以设定的二元碱度、mcao和msio2计算得到需再添加的sio2质量，具体公式如式13所示，设定二元碱度＝mcao/(msio2+δmsio2)(13)其中，δmsio2为需再添加的sio2质量；则1.2＝1194kg/(899+δmsio2)解得δmsio2为96kg，则还需要向单批正常料中加入96kg的sio2才可使高炉炉渣的二元碱度为1.2。高炉炼铁中常使用蛇纹石作为熔剂，蛇纹石是一种富含镁的硅酸盐岩石，本实施例中所使用的蛇纹石含sio2的百分含量为37.46％，含cao的百分含量为0.94％，因此由δmsio2以及熔剂中所含sio2的质量百分比可得到所需熔剂质量为96kg/37.46％＝256kg而此时，向单批正常料中也补入了一定量的cao，具体数值为256kg×0.94％＝2kg所以向单批正常料中补入256kg蛇纹石后的最终炉渣二元碱度为最终炉渣二元碱度＝(1194+2)kg/(899+96)kg＝1.2因此，单批正常料中的熔剂批重为256kg。所以，单批正常料具体组成如下表所示：综合矿批重(kg)12600焦炭批重(kg)3200锰矿批重(kg)0熔剂批重(kg)256随后，以焦炭批重、焦炭堆比重和炉料压缩率计算得到焦炭压缩后的体积，计算公式如式2所示，v焦炭＝m焦炭/ρ焦炭×(1－c)(2)其中，v焦炭为焦炭批重压缩后的体积，m焦炭为焦炭批重，ρ焦炭为焦炭堆比重，即焦炭自然堆放时的平均密度，c为炉料压缩率；ρ焦炭与k均为以实际生产为依据设定的具体数值，ρ焦炭为0.55t/m3，c为12％。具体计算如下：v焦炭＝3200kg/(0.55t/m3×1000)×(1-12％)＝5.12m3以综合矿批重、综合矿堆比重和炉料压缩率计算得到综合矿压缩后的体积，计算公式如式3所示，v综合矿＝m综合矿/ρ综合矿×(1－c)(3)其中，v综合矿为综合矿批重压缩后的体积，m综合矿为综合矿批重，ρ综合矿为综合矿堆比重，c为炉料压缩率；因综合矿是烧结矿与球团矿按0.82:0.12的配比进行混合得到的，因此v综合矿＝(0.82×m综合矿/ρ烧结矿+0.12×m综合矿/ρ球团矿)×(1－c)其中，ρ烧结矿为烧结矿堆比重，ρ球团矿为球团矿堆比重；烧结矿堆比重为烧结矿自然堆放时的平均密度，球团矿堆比重为球团矿自然堆放时的平均密度；ρ烧结矿与ρ球团矿均为以实际生产为依据设定的具体数值，ρ烧结矿为1.75t/m3，ρ球团矿为2.15t/m3。具体计算如下：v综合矿＝[12600kg×0.82/(1.75t/m3×1000)+12600kg×0.18/(2.15t/m3×1000)]×(1-12％)＝6.12m3以锰矿批重、锰矿堆比重和炉料压缩率计算得到锰矿压缩后的体积，计算公式如式4所示，v锰矿＝m锰矿/ρ锰矿×(1－c)(4)其中，v锰矿为锰矿压缩后的体积，m锰矿为锰矿批重，ρ锰矿为锰矿堆比重，即锰矿自然堆放时的平均密度，c为炉料压缩率；因锰矿取值为零，则v锰矿＝0以熔剂批重、熔剂堆比重和炉料压缩率计算得到熔剂压缩后的体积，计算公式如式5所示，v熔剂＝m熔剂/ρ熔剂×(1－c)(5)其中，v熔剂为熔剂压缩后的体积，m熔剂为熔剂批重，ρ熔剂为熔剂堆比重，即熔剂自然堆放时的平均密度，c为炉料压缩率；ρ熔剂为以实际生产为依据设定的具体数值，ρ熔剂为1.60t/m3。具体计算如下：v熔剂＝256kg/(1.60t/m3×1000)×(1-12％)＝0.14m3因此空料批重压缩后的体积为v空料＝v焦炭＝5.12m3，正常料批重压缩后的体积为v正常料＝v焦炭+v综合矿+v锰矿+v熔剂＝5.12m3+6.12m3+0m3+0.14m3，即11.38m3。c、以高炉短期休风时休风时间与休风料总焦比的线性关系，计算相应休风时间段的休风料总焦比，计算公式如6所示，k总＝a×t+b(6)其中，k总为休风料总焦比，t为休风时间，a、b为以实际生产可确定的定值；本实施例中380m3的高炉，根据实际生产可确定a为7.8，b为568.6，因此将a、b代入公式6可得k总＝7.8×t+568.6(6)本实施例中取高炉休风时间13h，根据公式6计算得k总为670kg/t。d、计算所需空料批数和正常料批数：以高炉装料容积与休风料的体积关系列方程式，具体方程式如式7所示，v高炉＝x×v空料+y×v正常料(7)其中，x为所需空料批数，y为所需正常料批数；以休风料总焦比与焦炭批重、正常料批重中含铁量关系列方程式，具体方程式如式8所示，k总＝(x×m焦炭+y×m焦炭)/(y×m铁)(8)其中，m铁为正常料批重中所含铁的质量；将步骤a、b、c中得到的v高炉、v空料、v正常料、m焦炭、m铁以及休风料总焦比代入方程式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，本实施例中380m3高炉休风13h时需要的休风料包括13.5批空料和24批正常料。另外，为了改善高炉炉渣的流动性，休风料中还补加了30-40kg/t铁萤石。本实施例中高炉休风13h后，使用计算所得的13.5批空料和24批正常料可在4个小时使高炉开炉至达产，并可确保复风后炉况快速恢复正常，并能达到预期的炉温控制要求，且炉渣流动性好。炉容为380m3的高炉每年计划定检4次，平均每次休风12小时，平均每次相对传统高炉开炉至达产所需恢复时间缩短了8小时，则全年缩短32小时，则对应提供产量933吨(32×0.5×1400/24)。以铁水价格2100元/吨计算，产生的经济价值为196万元。因此，该高炉短期休风料的计算方法不仅节约了大量的燃料消耗，减少了大量的人力物力的浪费，还大大提高了企业经济效益。另外，由于炉况恢复快，相应减少了出高硅铁的炉次，提高了生产出的铁的质量。综上所述，本发明的高炉短期休风料的计算方法，通过铁平衡、锰平衡、炉渣平衡以及短期休风时间休风料中焦炭增加的量与休风时间成正比等理论依据为依据，可对不同高炉休风时间所需的高炉满炉休风料进行明确的确定，确定的休风料可使高炉在复风后迅速转入正常，不仅缩短了高炉从开炉至达产的时间，而且还减少了燃料的消耗，不仅降低了大量人力物力的浪费，反而还大大提高了企业的经济效益；另外该计算方法简单，且便于进行计算机编程实现自动化计算，从而使计算不仅速度快，而且精度高，避免人直接干预、处理、控制等造成的误差对高炉开炉复风造成影响，同时也减轻了计算人员的工作量。当前第1页12