高爐煉鐵配料計算系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)

張廣杰

摘 要：高爐煉鐵的配料計算指的是以現(xiàn)有的環(huán)境和原料為基礎(chǔ)，計算單位生鐵冶煉出的產(chǎn)品和副產(chǎn)品，針對當前我國高爐配料計算方式存在的準確性低、效率低、耗時耗力的弊端，本文對高爐煉鐵配料計算系統(tǒng)進行了設(shè)計，并分析了高爐煉鐵配料計算系統(tǒng)的具體應(yīng)用，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：設(shè)計和實現(xiàn)；配料計算系統(tǒng)；高爐煉鐵

中圖分類號： TH12 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）16-158-2

0 引言

本文立足于物料平衡理論，以高爐煉鐵的具體生產(chǎn)工藝為基礎(chǔ)，對高爐煉鐵的配料計算系統(tǒng)進行了設(shè)計和實現(xiàn)。該系統(tǒng)能夠?qū)Ω郀t煉鐵配料過程中的每個環(huán)節(jié)進行監(jiān)控，從而對整個高爐配料流程進行簡化，使高爐配料調(diào)整更加便利、準確。

1 高爐煉鐵配料計算系統(tǒng)的設(shè)計

1.1 高爐煉鐵配料計算系統(tǒng)的重要性

在高爐煉鐵的過程中，為了降低成本，提高生產(chǎn)率，保障煉鋼和煉鐵生產(chǎn)工藝對鐵水質(zhì)量的要求得到滿足，必須對高爐煉鐵配料進行計算，這就需要科學地設(shè)計高爐煉鐵配料計算系統(tǒng)。在這高爐煉鐵配料計算系統(tǒng)進行設(shè)計之前要對高爐煉鐵的配料計算過程進行了解，高爐煉鐵的配料計算過程事實上就是以當前的冶煉條件和原料條件為依據(jù)，將不同化學成分和物理性能的原料按照一定的質(zhì)量要求精確地組合起來，從而保障煉鐵產(chǎn)品的化學成分和物理性能的穩(wěn)定性，獲得合格的生鐵和合適的爐渣成分，并對所需的溶劑和礦石的消耗量進行精確的計算。冶煉產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量都會受到配料方案是否合理、配料計算模型是否恰當?shù)挠绊懀瑥亩苯佑绊懙脚涞V的成本。如果沒有準確的計算，或者配料計算的過程有誤，都會降低生產(chǎn)效益、提高生產(chǎn)成本、影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至釀成安全事故，造成極其惡劣的社會影響。

各單位為了提高生產(chǎn)效益、降低生產(chǎn)成本，都采取了一些措施來提高配料的精度。礦石是煉鐵的主要原料，但是礦石的種類較多，各種類的成分和品位往往具有很大的差別，對計算精度進行精確的控制確有難度，當前通用的高爐煉鐵配料計算方式又存在著準確性低、耗時耗力的缺點。在我國的中小型高爐蓬勃發(fā)展的過程中也暴露出了很多問題，主要表現(xiàn)為計算機的控制能力普遍較低，配料計算過程非常繁瑣，而且也不能保障計算結(jié)果的準確性，給操作人員的操作帶來了較大的不便。為了實現(xiàn)高爐配料計算的自動化，應(yīng)該對高爐煉鐵的配料計算系統(tǒng)進行科學的設(shè)計。

1.2 高爐煉鐵配料計算系統(tǒng)的具體設(shè)計

根據(jù)高爐物料的平衡理論，對高爐煉鐵配料計算應(yīng)用系統(tǒng)進行設(shè)計，其計算基礎(chǔ)參數(shù)主要包括生產(chǎn)高爐生鐵的預(yù)定鐵水成分、原始操作條件、燃料成分和原料成分等，對高爐煉鐵過程中的重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行計算，例如爐渣成分、出鐵鐵水成分、煤氣成分、鐵水生產(chǎn)最佳原燃料配比用量等。本文將高爐煉鐵配料計算系統(tǒng)主要分為2個部分：初始條件輸入系統(tǒng)、物料平衡輸出系統(tǒng)。其中初始條件輸入子系統(tǒng)則主要包括焦炭成分模塊、礦石成分模塊、煤粉成分模塊、溶劑成分模塊、鐵水假定成分模塊、爐塵成分模塊等6個部分。物料平衡輸出系統(tǒng)主要包括噸鐵需要的礦石及熔劑量模塊，冶煉噸鐵產(chǎn)生的爐渣量模塊，入爐風量計算模塊和爐頂煤氣發(fā)生量計算模塊及煤氣的化學成分等模塊。

本系統(tǒng)立足于高爐現(xiàn)場操作，在編程設(shè)計時使用了windows環(huán)境，以及VisualBasic語言，保障界面的友好和計算的精確性。

2 高爐煉鐵配料計算系統(tǒng)的實現(xiàn)

2.1 理論依據(jù)

本系統(tǒng)的開發(fā)主要以配料計算中的聯(lián)合計算法為依據(jù)。即在給定的原燃料條件和冶煉參數(shù)下，應(yīng)用物料平衡法求解出單位生鐵的焦炭、礦石、熔劑等的消耗量。根據(jù)所得消耗量計算噸鐵的耗風量和煤氣量。

主要運用到以下幾個平衡方程：

①出鐵量平衡方程；

②根據(jù)生鐵中某元素要求的含量或某元素的平衡方程；

③根據(jù)爐渣堿度或造渣氧化物平衡方程；

④根據(jù)爐渣中某一造渣氧化物含量或渣中某氧化物平衡方程。

2.2 高爐煉鐵配料計算系統(tǒng)的登錄

為了有效的保護系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時盡可能減少人為因素對系統(tǒng)的干擾或者由于使用過程中對系統(tǒng)的誤操作，本系統(tǒng)采取了密碼驗證方式進行登錄。系統(tǒng)使用人員要進行登錄，輸入正確的口令，才能進行下一步操作。這樣可以最大限度的避免高爐煉鐵配料計算的隨意性問題。

2.3 原料成分輸入子系統(tǒng)的應(yīng)用

該子系統(tǒng)共有6個模塊，分別為焦炭成分模塊、礦石成分模塊、煤粉成分模塊、溶劑成分模塊、鐵水假定成分模塊、爐塵成分模塊。各模塊都有對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，能夠進行獨立的數(shù)據(jù)動態(tài)存儲。

該子系統(tǒng)的6個模塊均具有數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)添加的功能，通過相應(yīng)的操作，用戶可以在對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中添加相應(yīng)的內(nèi)容，也可以修改或刪除數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。為了保障數(shù)據(jù)的準確性，提高系統(tǒng)計算的準確率，系統(tǒng)會對每個輸入的數(shù)據(jù)進行校驗，設(shè)置個數(shù)值的取值范圍，如果該數(shù)據(jù)不在取值范圍之內(nèi)，就無法輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)會提醒操作人員對其進行修改。這樣可以最大限度的避免人為操作失誤而造成的計算結(jié)果偏差，盡量提高計算結(jié)果和相關(guān)數(shù)據(jù)的準確性。

2.4 配料計算子系統(tǒng)的應(yīng)用

作為整個高爐煉鐵配料計算系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)，配料計算子系統(tǒng)又可以分為計算結(jié)果查詢和配料計算兩個部分，而該子系統(tǒng)的核心部分就是配料計算模塊。配料計算模塊的計算基礎(chǔ)是預(yù)定鐵水成分、原始條件、燃料成分、原料成分等，能夠?qū)t渣堿度、爐渣成分、爐渣量、出鐵鐵水成分、出鐵量、S負荷、礦石品位、原料燃料用量等生產(chǎn)數(shù)據(jù)計算出來。在系統(tǒng)中主要還是以直接輸入數(shù)據(jù)的方法進行計算。此方法操作簡單，可隨時對其中的某一個數(shù)據(jù)進行修改調(diào)整。真正做到操作方便，提高計算的準確性。

在將燃料數(shù)據(jù)和原料數(shù)據(jù)輸入配料計算模塊之后，就可以進行自動計算，計算內(nèi)容包括變量計算和配料計算，同時在界面上直接顯示計算的結(jié)果。系統(tǒng)會對礦石原料配合比是否為百分之百進行效驗，否則會提醒操作者修改或報警。然后再對焦丁、煤比是否參與計算進行查看，以假定輸入的冶煉條件為依據(jù)，對原始的操作條件進行計算整合，從而對綜合負荷、綜合焦比等數(shù)據(jù)進行計算。在配料計算參數(shù)中，操作者可以選擇變料方式，系統(tǒng)提供了兩種變料方式可供選擇，一是在設(shè)定負荷計算焦比和設(shè)定焦比計算負荷中選擇一個，二是在設(shè)定礦批計算焦批和設(shè)定焦批計算礦批中選擇一個。

根據(jù)實際需要，系統(tǒng)的使用者可以便利地更改和調(diào)換名稱，如果原燃料的名稱發(fā)生改變，那么相應(yīng)的后臺數(shù)據(jù)庫也會隨之變化，該模塊還具有連續(xù)計算功能。通過配料計算模塊，操作者也可以打印、查詢和保存計算的結(jié)果，并以計算結(jié)果為依據(jù)對燃料和原料的用量進行調(diào)整，達到提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高質(zhì)量的目的，使實際生產(chǎn)的鐵渣成分和生鐵成分能夠盡可能的接近理論預(yù)定的要求。

每次計算的過程和結(jié)果都會在計算結(jié)果查詢模塊的數(shù)據(jù)庫中進行保存，以供操作者查詢。同時操作者也可以在計算結(jié)果查詢模塊對某一個配料計算的結(jié)果進行刪除，或者將數(shù)據(jù)庫清空。通過對歷史數(shù)據(jù)的查詢操作人員能夠更加科學的制定相應(yīng)的操作方案。

3 結(jié)語

本文對高爐煉鐵配料計算系統(tǒng)進行了設(shè)計，經(jīng)過現(xiàn)場測試和應(yīng)用，該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性較高，而且系統(tǒng)使用比較便利，煉鐵生產(chǎn)操作中的具體要求基本能夠得到滿足，具有良好的操作便利、運行穩(wěn)定性、實時跟蹤性和數(shù)據(jù)準確性，能夠有效地提高我國高爐配料計算的自動化程度。

參 考 文 獻

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