专利名称：一种高炉冶炼成本计算及优化方法
技术领域：
本发明涉及一种生铁冶炼领域，尤其涉及一种高炉冶炼成本计算及优化方法。
背景技术：
随着自然界资源的短缺，优质铁矿石越来越少，矿石价格也不断上涨，从而给钢铁行业带来巨大的冲击。高炉工序向来是冶炼过程中成本消耗最大的环节，其成本约占钢铁企业整个冶炼过程的6070%，因此降低钢铁成本的重点环节应放在于高炉工序。现代高炉冶炼必须实现高效(利用系数)与低成本冶炼才能获得生存与发展空间。在高炉冶炼中，成本主要由铁矿石成本与燃料(焦比与煤比)成本构成，前者涉及 到合理选择矿石品种与优化配矿技术。即，要选择物有所值、利用价值较高的矿石，然后通过优化配矿，能够达到高炉冶炼要求与降低成本的目的；后者涉及高炉冶炼的技术水平，即如何通过控制并调整高炉参数实现生铁产量的增加、焦比的降低等目标。然而高炉冶炼使用的物料(炉料)品种多，冶炼机理复杂，投入与产出要达到理想化，都必须进行复杂的物料平衡与成本计算。因此在高炉冶炼领域特别需要一种能够实现优化冶炼的计算软件。并且希望通过使用这种计算软件，可以实现以下目的的一种或多种(I)在众多的铁矿石中，如何实现选择价格合理、利用价值高的矿石；(2)铁矿石成分与价格变化后对高炉成本的影响程度如何；(3)调整铁矿石与其它物料配比后对冶炼成本的影响如何；烧结调整铁矿石配比后，烧结矿成分与成本如何变化；(4)高炉调整炉料结构后，渣量、炉渣成分及成本如何变化。(5)要达到期望的入炉品位与炉渣成分要求，应如何调整铁矿石配比，达到理想的冶炼成本；(6)如何调整冶炼参数预测生铁产量与焦比，反过来利用这些参数去指导现场操作，使产量与焦比达到预测的理想目标；(7)当冶炼参数发生变化后或变化单位数量的参数值后，对生铁产量与焦比影响幅度多大；(8)高炉与烧结如何联合优化达到经济运行的目的；(9)综合评价高炉体系的经济效益。目前国内外高炉冶炼领域还没有这种实现多目的的专业计算软件，本发明根据烧结与高炉计算需求设计了一种实现经济运行的专业计算软件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种逆向计算实现优化配矿与合理的炉料结构，达到高效低耗、经济冶炼的高炉冶炼成本计算及优化方法。本发明的高炉冶炼成本计算及优化方法，包括如下几个步骤使用烧结原料之间的配比来计算烧结矿的成分含量、碱度及烧结矿单价；使用所述烧结矿的成分含量以及单价，在此基础上使用各个高炉炉料的配比，从而计算入炉品位、炉渣量以及炉渣成分含量；根据烧结计算出的烧结矿的成分含量、碱度及烧结矿单价以及高炉计算出的入炉品位、炉渣量以及炉渣成分含量对铁矿石配比进行优化。优选地，在所述烧结计算步骤中，预先存储各个烧结原料的成分含量、水分含量以及单价；设置各个烧结原料之间的配比；基于烧结原料之间的配比以及每个烧结原料的成分含量，计算出烧结矿中TFe、Si02、Ca0、Mg0、Al203、V205、Ti02、S的含量、碱度以及烧结矿的单价；将烧结原料之间配比、对应于所述配比的烧结矿的成分含量以及单价进行存储的同时显示于烧结模块界面。优选地，在所述高炉计算步骤中，预先设置高炉炉料的成分、水分含量以及单价；接收通过上述烧结计算而得出的所述烧结矿的化学成分及其单价；预先设置炉料中的各个高炉炉料之间的配比；基于各个高炉原料之间的配比来计算炉料的入炉品位、铁矿石单耗、 铁矿石成本、炉渣量、炉渣成分Si02、CaO、MgO, A1203、V2O5, TiO2, FeO、S的含量、碱度以及生铁原燃料成本；将高炉炉料之间的配比、对应于所述配比的炉渣的成分含量均存储的同时显示于高炉模块界面。优选地，在成本优化的烧结成本优化处理中使用迭代循环方法，并且包括如下几个步骤预先设置作为约束值的期望全铁含量、期望二氧化钛含量以及期望碱度；调整烧结原料的配比，计算烧结矿的TFe、Ti02含量以及碱度，使烧结矿TFe、Ti02含量以及碱度分别收敛到期望全铁含量、期望二氧化钛含量以及期望碱度。优选地，在成本优化处理中的高炉烧结联合成本优化中使用迭代循环方法，并且包括如下几个步骤预先设置期望入炉品位、期望炉渣TiO2含量以及期望炉渣二元碱度；计算当前高炉炉料配比下的入炉品位、炉渣TiO2含量以及炉渣二元碱度；调整烧结原料的配比，使烧结矿的全铁含量、TiO2含量以及碱度产生变化，最终使入炉品位、炉渣TiO2含量以及炉渣二元碱度分别收敛到期望入炉品位、期望炉渣TiO2含量以及期望炉渣二元碱度。优选地，高炉冶炼成本计算及优化方法还包括使用高炉参数来计算每天的生铁预测产量以及预测焦比，并与从工地现场采集的实际生铁产量与实际焦比进行比较，其中，高炉参数为入炉品位、富氧率、冶炼强度、炉顶压力、炉温、球团配比、渣量、烧结矿碱度等13参数。优选地，将烧结计算结果、高炉计算以及成本优化结果存储并显示在显示单元中。在当今钢铁行业已进入微利时代，本发明可以优化计算烧结铁矿石配比，并达到希望的烧结矿成分与炉渣成分，最终降低冶炼成本。从计算技术角度讲，就是在规定炉渣成分或烧结矿成分后，经过反推计算得到使成本较低的铁矿石配比，并用于指导生产。这是计算烧结矿成分或炉渣成分及成本的逆过程。本发明在充分考虑了烧结与炼铁专业知识与生产实际后，提出迭代循环算法，实现了优化铁矿石配比与控制成本的目的。
图I是示出本发明的计算输入输出流程与模块功能示意图。图2是示出本发明的高炉冶炼成本计算及优化方法的流程图。
图3是示出本发明的烧结计算与结果的界面示意图。图4是示出本发明的高炉计算与结果的界面示意图。图5是示出本发明的成本优化结果的界面示意图。图6是示出烧结计算处理的流程的示意图。图7是示出高炉计算处理的流程的示意图。图8是示出成本优化处理的具体流程的图。图9是示出生铁产量-焦比回归处理界面的示意图。图10是预测产量和预测焦比与实际产量和实际焦比分别比较的趋势图。
具体实施例方式以下，参照附图来详细说明本发明的实现过程与实施例。本发明的高炉冶炼成本计算及优化系统包括烧结模块、高炉模块、成本优化模块以及产量-焦比回归模块。首先，说明对该系统对应的高炉冶炼成本计算及优化方法。图I是示出本发明的计算输入输出流程与模块功能示意图。图2是示出本发明的高炉冶炼成本计算及优化方法的流程图。图3是示出本发明的烧结计算与结果的界面示意图。图4是示出本发明的高炉计算与结果的界面示意图。图5是示出本发明的成本优化结果的界面示意图。高炉冶炼中铁矿石成本优化先从烧结矿的成本优化开始。因此,本发明先计算烧结矿的成本。参照图2可知，在步骤S100，使用烧结原料之间的配比来计算烧结矿的成分含量、碱度及烧结矿单价进行烧结计算；在步骤S200，使用所述烧结矿的成分含量以及单价，在此基础上使用各个高炉炉料的配比，从而计算入炉品位、炉渣量以及炉渣成分含量进行高炉计算；在步骤S300，对烧结计算出的烧结矿的成分含量、碱度及烧结矿单价以及高炉计算出的入炉品位、炉渣量以及炉渣成分含量对烧结铁矿石配比进行优化。在此为了便于用户使用各项数据，在步骤S :700，可将烧结计算以及高炉计算结果显示在显示单元中。具体的的显示可参照图3至图5。下面详细说明计算处理过程的各个步骤。§ I烧结计算处理图6是示出烧结计算处理的流程的示意图。高炉冶炼的主要炉料为烧结矿，其配比占到所用铁矿石的60% -100%，因此高炉冶炼的优化离不开烧结矿配矿方案的优化。由此，必须先从烧结矿的原料成本的计算开始。参照图6，在步骤SlOl中，每次使用新类型的烧结原料(各种矿石)时，都需要将该烧结原料的成分含量、水分含量以及单价进行存储，可以避免用户每次需要输入大量的数据，存储时可以使用数据库。在步骤S103中，设置各个烧结原料之间的配比，不添加(或使用)的烧结原料的配比一律设置为O。需要说明的是，返矿作为烧结过程的必然产物，它是成品烧结矿的筛下料，成分与烧结矿接近，粒度< 5mm，高炉不能使用，必须返回到烧结工序重新利用，并参加配料计算。在步骤S105中，基于烧结原料之间的配比以及每个烧结原料的成分含量，计算出烧结矿中各成分(例如TFe、SiO2, CaO、MgO, Al2O3, V2O5, TiO2, S等)的含量、碱度以及烧结矿的单价(即成本)。下面详细介绍一下计算过程中用到的公式。设有I种原料，每种烧结原料含有的化学成分TFe，SiO2, Ca0，Mg0，Al2O3, V2O5, TiO2,S，TFe(%)是烧结矿中的全铁TFe的含量，SiOj^OXaOWhMgOW)等依次类推JFei %表示第i个烧结原料中的全铁TFe的含量，其他依次类推；设每种烧结原料的烧损为Ig^K分为H2O,价格为P元/t,烧结矿成本为C元/t,参加烧结的原料湿配比为M,干配比为N,则
权利要求
1.一种高炉冶炼成本计算及优化方法，其特征在于，该方法包括如下几个步骤 使用烧结原料之间的配比来计算烧结矿的成分含量、碱度及烧结矿单价； 使用所述烧结矿的成分含量以及单价，在此基础上使用各个高炉炉料的配比，从而计算入炉品位、炉渣量以及炉渣成分含量、冶炼成本； 对烧结计算出的烧结矿的成分含量、碱度及烧结矿单价以及高炉计算出的入炉品位、炉渣量以及炉渣成分含量进行优化，得出烧结铁矿石配比与烧结矿与生铁原燃料成本。
2.根据权利要求I所述的高炉冶炼成本计算及优化方法，其特征在于，在所述烧结计算步骤中， 预先存储各个烧结原料的成分含量、水分含量以及单价； 设置各个烧结原料之间的配比； 基于烧结原料之间的配比以及每个烧结原料的成分含量，计算出烧结矿中TFe、SiO2,Ca0、Mg0、Al203、V205、Ti02、S的含量、碱度以及烧结矿的单价； 针对烧结原料之间配比、对应于所述配比的烧结矿的成分含量以及单价，进行存储的同时显示于烧结模块显示单元。
3.根据权利要求2所述的高炉冶炼成本计算及优化方法，其特征在于，在所述高炉计算步骤中， 预先设置高炉炉料的成分、水分含量以及单价； 接收通过上述烧结计算而得出的烧结矿的化学成分及其单价； 预先设置炉料中的各个高炉炉料之间的配比； 基于各个高炉原料之间的配比来计算炉料的入炉品位、铁矿石单耗、铁矿石成本、炉渣量、炉渣成分Si02、Ca0、Mg0、Al203、V205、Ti02、Fe0、S、P的含量、碱度以及生铁原燃料成本；针对高炉炉料之间的配比、对应于所述配比的炉渣的成分含量，进行存储的同时显示于高炉模块显示单元。
4.根据权利要求2所述的高炉冶炼成本计算及优化方法，其特征在于，在成本优化处理中的烧结成本优化使用迭代循环方法，并且包括如下几个步骤 预先设置作为约束值的期望全铁含量、期望二氧化钛含量以及期望碱度； 采用初始配比计算烧结矿的TFe、TiO2含量以及碱度； 计算过程自动调整烧结原料的配比，使烧结矿了 6、1102含量以及碱度分别收敛到期望全铁含量、期望二氧化钛含量以及期望碱度。
5.根据权利要求3所述的高炉冶炼成本计算及优化方法，其特征在于， 在成本优化处理中的高炉烧结联合成本优化中使用迭代循环方法，并且包括如下几个步骤 预先设置期望入炉品位、期望炉渣TiO2含量以及期望炉渣二元碱度； 使用当前高炉炉料配比计算入炉品位、炉渣TiO2含量以及炉渣二元碱度； 计算过程自动调整烧结原料的配比，使烧结矿的全铁含量、TiO2含量以及碱度产生变化，最终使入炉品位、炉渣TiO2含量以及炉渣二元碱度分别收敛到期望入炉品位、期望炉渣TiO2含量以及期望炉渣二元碱度。
6.根据权利要求I至5中的任意一项所述的高炉冶炼成本计算及优化方法，其特征在于，还包括使用高炉参数来计算每天的生铁预测产量以及预测焦比，并与从工地现场采集的实际生铁产量与实际焦比进行比较，并进一步指导调整冶炼参数。
7.根据权利要求I至5中的任意一项所述的高炉冶炼成本计算及优化方法，其特征在于，将烧结计算结果、高炉计算以及成本优化结果存于数据库并显示在显示单元中。
8.根据权利要求1-7的任意一项所述的高炉冶炼成本计算及优化方法，其特征在于，所述铁矿石为包括钒钛磁铁矿在内的各种适用于烧结与冶炼的铁矿石。
全文摘要
本发明涉及一种生铁冶炼领域，尤其涉及一种高炉冶炼成本计算及优化方法。本发明的高炉冶炼成本计算及优化方法方法包括如下几个步骤使用烧结原料之间的配比来计算烧结矿的成分含量、碱度及烧结矿单价；使用所述烧结矿的成分含量以及单价，在此基础上使用各个高炉炉料的配比，从而计算入炉品位、炉渣量以及炉渣成分含量；对烧结计算出的烧结矿的成分含量、碱度及烧结矿单价以及高炉计算出的入炉品位、炉渣量以及炉渣成分含量进行优化，这是计算烧结矿成分或炉渣成分及成本的逆过程。本发明经过反推计算得到使成本较低的铁矿石配比，并用于指导生产，达到满足高炉生产要求与最佳冶炼成本的效果。
文档编号G06F19/00GK102722652SQ20121017775
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者何木光, 宋剑, 李刚, 杜斯宏, 蒋大均, 雷电 申请人:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司