供稿|朱國峰，那樹人，張兆華，張廣斌，國宏偉

新型高爐煉鐵原燃料采購決策專家系統(tǒng)

供稿|朱國峰1，那樹人1，張兆華2，張廣斌2，國宏偉3

內(nèi)容導(dǎo)讀

隨著鋼鐵企業(yè)薄利時代的到來，越來越多的鋼鐵企業(yè)開始挖掘降低成本的空間，不斷對生產(chǎn)工藝和原料采購進行優(yōu)化。文章介紹的高爐煉鐵原燃料采購決策專家系統(tǒng)是在傳統(tǒng)鐵礦粉性價評定方法研究成果基礎(chǔ)上開發(fā)出的基于整個高爐煉鐵流程的鐵礦粉綜合性價評定方法，原料采購決策與優(yōu)化系統(tǒng)將企業(yè)的采購與生產(chǎn)工藝融為一體，以減少企業(yè)生產(chǎn)成本、實現(xiàn)企業(yè)效益最大化為目的，為企業(yè)采購和生產(chǎn)提出合理的優(yōu)化建議，并對生產(chǎn)工藝進行指導(dǎo)。

我國鋼鐵企業(yè)在當前市場低迷的背景下，降低生產(chǎn)成本成為眾多企業(yè)提高競爭力增加經(jīng)濟效益的關(guān)鍵。

在整個鋼鐵流程中，煉鐵工序成本占鋼鐵成本的70%左右，原料費用占鐵水成本的50%左右，因此對于鋼鐵企業(yè)尤其是缺少礦石資源的鋼鐵企業(yè)，在保證高爐原料穩(wěn)定，生產(chǎn)順暢的前提下，通過選購適合自身條件的鐵礦粉，實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)組合，達到系統(tǒng)成本的降低，將會給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。

新型高爐煉鐵原燃料采購決策專家系統(tǒng)的研究是在傳統(tǒng)鐵礦粉性價評定方法(鐵含量-噸度價方法、扣除脈石堿性成分的品位評價方法、綜合脈石成分及FeO含量的評價方法、巴甫洛夫鐵礦粉經(jīng)濟性評價方法以及單燒值法)的研究成果的基礎(chǔ)上，開發(fā)出的基于整個高爐煉鐵流程的鐵礦粉綜合性價評定方法。其目的是在有效評價鐵礦粉的基礎(chǔ)上為企業(yè)進行鐵礦粉采購決策提供有力的信息支持。

傳統(tǒng)評定方法

鐵礦石品位是評價鐵礦石價值的最重要指標，傳統(tǒng)的鐵礦石評價方法正是從品位出發(fā)，考慮價格的差異，再進一步考慮其他因素的影響，進而達到評價的目的，主要的評價方法有：鐵礦石含鐵量-噸度價評價方法；扣除CaO、MgO后的鐵礦石品位方法；考慮脈石成分及FeO含量的綜合品位方法；巴甫洛夫鐵礦石價值評價方法；單燒價值評價方法。

傳統(tǒng)的鐵礦石評價法從單純的鐵礦石品位，到綜合考慮脈石成分及FeO的影響，將有效的含鐵品位表達出來。對于經(jīng)濟性而言，鐵礦石含鐵量-噸度價評價方法則主要從噸度價上考慮，巴甫洛夫的評價方法和單燒價值評價方法在一定程度上綜合了更多的因素，但都不夠全面，帶有一定的片面性和局限性。

這些評價手段僅考慮入爐礦的品位(或綜合入爐品位)，而未能從原礦石的角度，也未能從整個高爐生產(chǎn)過程的角度出發(fā)，綜合評價需要采購的鐵礦粉對于整個煉鐵過程的價值所在。

新型專家系統(tǒng)

新型高爐煉鐵原燃料采購決策專家系統(tǒng)是基于煉鐵工藝仿真流程的原料評價系統(tǒng)，從“鐵礦粉—燒結(jié)礦—高爐煉鐵”整個工藝流程出發(fā)，綜合計算高爐煉鐵流程成本高低。新型高爐煉鐵原燃料采購決策專家系統(tǒng)流程如圖1所示。

圖1 新型高爐煉鐵原燃料采購決策專家系統(tǒng)流程

首先，采用單燒法，選擇一種鐵礦粉進行燒結(jié)，結(jié)合高爐實際用球團礦和塊礦的成分和比例，以爐渣堿度作為燒結(jié)控制條件，調(diào)配所加熔劑來達到符合高爐堿度要求的熔劑性燒結(jié)礦。

其次，用熔劑性燒結(jié)礦配合規(guī)定的球團礦和塊礦用量、噴吹煤比，進行高爐冶煉，計算生產(chǎn)1 t鐵水所消耗的燒結(jié)礦、焦炭數(shù)量，計算它們及風水電氣等消耗構(gòu)成的鐵水成本。

最后，綜合高爐煉鐵及燒結(jié)過程計算，確定鐵水成本，進行鐵礦粉性價評定。

新型高爐煉鐵原燃料采購決策專家系統(tǒng)具有以下特點：

(1) 全面綜合考慮各項成分因素。在系統(tǒng)中，除鐵礦粉含鐵量之外，還綜合考慮了鐵礦粉的其他主要成分：FeO、SiO2、CaO、MgO、Al2O3、S、P、H2O、MnO及燒損等對燒結(jié)的影響，進一步將核算出來的燒結(jié)礦用于高爐生產(chǎn)，再綜合考慮這些成分指標對高爐煉鐵成本的影響。

(2) 考慮了鐵礦粉及其單燒燒結(jié)礦冶金性能的影響。在整個核算過程中利用一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)(如元素渣鐵分配比、燒結(jié)礦成分對焦比的影響等)，將冶金工藝加入到對鐵礦粉性價的評定中，而不僅僅考慮鐵礦粉成分的表觀效果，評價結(jié)果更接近真實生產(chǎn)條件。

(3) 以鐵水成本為最終目標，定量化分析不同鐵礦粉成分對鐵水成本的影響。不單純考慮鐵礦粉燒結(jié)過程的成本大小，也不簡單考慮該種鐵礦粉對焦比和煤比等高爐冶煉指標可能造成的不利影響，而從冶金工藝角度出發(fā)，結(jié)合經(jīng)驗性的參數(shù)設(shè)定，以鐵水成本為最終目標，綜合評價用于生產(chǎn)的鐵礦粉的價值，作為鐵礦粉采購的依據(jù)。統(tǒng)一的評比參數(shù)更具有可比性。

(4) 成本核算面廣，全面考慮涉及燒結(jié)礦和高爐煉鐵的各項成本構(gòu)成。對于燒結(jié)礦成本而言，考慮了礦粉成本、燃料(焦粉或煤粉)成本、配加熔劑成本、水電氣成本、制造費用和工資等；對于鐵水成本而言，考慮了燒結(jié)礦成本及返礦成本，焦炭、煤粉、輔助熔劑的成本，水電氣成本，制造費用和工資等；整個成本計算接近于生產(chǎn)現(xiàn)場對成本的核算過程，具有比較大的客觀性。

(5) 自動生成“礦粉采購決策專家系統(tǒng)匯總報表”?？筛鶕?jù)計算過程生成“礦粉采購決策專家系統(tǒng)匯總報表”，對生產(chǎn)指標、燒結(jié)礦成本、高爐成本、有害元素負荷、鐵水成分、爐渣成分、燒結(jié)配料情況、高爐配料情況等內(nèi)容進行匯總，便于分析其中對鐵水成本的限制因素，也有利于鐵礦粉評價資料的整理和存儲。

新型系統(tǒng)功能

(1) 現(xiàn)有資源性價比評測。將鋼廠現(xiàn)有資源輸入到系統(tǒng)，經(jīng)過系統(tǒng)的計算對資源重新組合優(yōu)化。

(2) 采購原料性價比評測。對鋼廠即將采購的原料進行性價比評測，指導(dǎo)鋼廠選擇適合的資源。

(3) 生產(chǎn)工藝優(yōu)化。在模型計算中對生產(chǎn)工藝參數(shù)進行調(diào)整，使整個生產(chǎn)工藝流程更加合理。

(4) 數(shù)據(jù)挖掘分析降本空間。對鋼廠使用的原料和生產(chǎn)工藝進行數(shù)據(jù)分析，進一步尋找降低生產(chǎn)成本的空間。

新型系統(tǒng)優(yōu)勢

(1) 從企業(yè)全局利益出發(fā)，打破了各部門之間的專業(yè)界限，使原料采購與生產(chǎn)工藝融為一體。

(2) 彌補了現(xiàn)有原料評價方法的不足，從整個高爐煉鐵工藝流程出發(fā)，為鋼鐵企業(yè)提供有力的信息支持。

(3) 利用計算機數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和智能優(yōu)化算法對原料結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，為企業(yè)提供更加多元化的方案。

專家系統(tǒng)模塊

新型高爐煉鐵原燃料采購決策專家系統(tǒng)界面如圖2所示。在系統(tǒng)信息錄入中錄入鋼廠原料價格和成分(圖3)，然后根據(jù)燒結(jié)模型、焦化模型、高爐模型、決策優(yōu)化模型等專家系統(tǒng)模塊建立相應(yīng)信息錄

圖2 新型高爐煉鐵原燃料采購決策專家系統(tǒng)界面

圖3 系統(tǒng)信息錄入

入和輸出。新型高爐煉鐵原燃料采購決策專家系統(tǒng)通過對煉鐵各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)仿真，計算出的結(jié)果符合高爐生產(chǎn)過程中的原燃料配比，系統(tǒng)可以對礦粉、球團礦以及塊礦的冶煉效果進行預(yù)測，從而對原料采購進行指導(dǎo)。利用采購決策專家系統(tǒng)，從單燒到綜合評判，合理利用工藝邏輯，根據(jù)市場變化和資源途徑，可以開發(fā)出適合特殊地域不同廠家的不同合理技術(shù)路線，確定路線后，通過商業(yè)談判來降低采購成本，達到煉鐵成本最低，經(jīng)濟效益巨大。

結(jié)束語

在當前的市場形勢下，鋼鐵產(chǎn)品處于微利時代，開發(fā)鐵前成本潛力成為企業(yè)保持利潤的重要措施，有了新型高爐煉鐵原燃料采購決策專家系統(tǒng)的幫助，將大大增加企業(yè)的盈利能力。應(yīng)用實踐證明，采用新型高爐煉鐵原燃料采購決策專家系統(tǒng)能夠有效降低噸鐵成本10～30元，年產(chǎn)500萬t的鋼鐵企業(yè)，可節(jié)約年生產(chǎn)成本5000～15000萬元。

該項目經(jīng)過北京國際高技術(shù)中心評估，認為具備較好的商業(yè)化應(yīng)用前景。聯(lián)系人：朱國峰，北京國際高技術(shù)中心項目經(jīng)理，聯(lián)系電話13466336556，E-mail：ihtc@ustb.edu.cn。聯(lián)系地址：100083海淀區(qū)學(xué)院路30號 北京科技大學(xué)辦公樓224。

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/ ZHU Guo-feng1，NA Shu-ren1, ZHANG Zhao-hua2,

ZHANG Guang-bin2, GUO Hong-wei3

10.3969/j.issn.1000–6826.2015.03.22

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