林安川，邱貴寶，蔣玉波，劉曉蘭*，趙紅全，陳 濤

（1.武鋼集團(tuán)昆明鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心，云南 昆明 650302；2.武鋼集團(tuán)昆明鋼鐵股份有限公司煉鐵廠，云南 昆明 650302；3.重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400044）

高爐生產(chǎn)過程本質(zhì)上是大通量的物質(zhì)流、能量流和信息流的輸入/輸出流動(dòng)過程[1]，伴隨其工藝流程物質(zhì)流、能量流遷移相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，就是龐大數(shù)據(jù)流技術(shù)處理的范疇[2]。已刊發(fā)的“高爐煤氣流綜合診控技術(shù)研究及應(yīng)用（上篇）”基于煉鐵基礎(chǔ)理論，輔以計(jì)算機(jī)手段建立了高爐煤氣流診斷及改善冶煉技術(shù)指標(biāo)的方法，所研發(fā)出的煤氣流綜合診控技術(shù)涵蓋了工藝冶煉參數(shù)計(jì)算及狀態(tài)校核、布料參數(shù)計(jì)算、評(píng)價(jià)及煤氣流發(fā)展程度判斷、順行程度及潛力分析、精準(zhǔn)配料、渣量校核、裝料制度調(diào)整及評(píng)價(jià)（包括焦批、負(fù)荷、矩陣以及依據(jù)渣量的變化；現(xiàn)行煤氣流的綜合判斷得到的結(jié)論；根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)論進(jìn)行矩陣參數(shù)調(diào)整前后的定量評(píng)價(jià)）、渣鐵成分預(yù)控及校核→調(diào)整后原燃料配比裝倉、冶煉參數(shù)入爐和控制→利用調(diào)整后冶煉參數(shù)的預(yù)期冶煉結(jié)果與實(shí)際冶煉結(jié)果進(jìn)行對(duì)比、入爐冶煉參數(shù)調(diào)整冶煉調(diào)整原則、實(shí)際冶煉結(jié)果返回修正等內(nèi)容和功能。在高爐日常生產(chǎn)中，入爐礦石品位、堿度、化學(xué)成分均存在波動(dòng)情況。該方法利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤氣流分布參數(shù)數(shù)據(jù)的在線適時(shí)采集、量化計(jì)算及評(píng)價(jià)，和其他重要冶煉參數(shù)一起納入日常采集、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算及分析。通過該方法有效做到上部制度（礦批、負(fù)荷、合乎條件時(shí)的矩陣微調(diào)），綜合鼓風(fēng)制度、熱制度的合理調(diào)整，并根據(jù)入爐礦石品位、成分等的變化情況結(jié)合操作制度的針對(duì)性調(diào)整進(jìn)行渣鐵成分預(yù)控[3]，從而實(shí)現(xiàn)了煤氣流在不同具體條件下的合理分布。本文結(jié)合昆鋼某2 000 m3高爐生產(chǎn)實(shí)踐，表明該工藝技術(shù)具有科學(xué)性、實(shí)用性和良好的經(jīng)濟(jì)性。

1 煤氣流綜合診控技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

依照前述上篇所定流程及方法進(jìn)行相關(guān)編程、計(jì)算，對(duì)昆鋼某2 000 m3高爐現(xiàn)階段原燃料、技術(shù)裝備條件下的相關(guān)聯(lián)冶煉參數(shù)進(jìn)行范圍界定（此范圍內(nèi)視為爐況穩(wěn)定）：熱風(fēng)壓力為（0.30～0.34） MPa，頂壓為 （0.15～0.17） MPa，熱風(fēng)溫度為（1 100～1 150）℃，入爐校正風(fēng)量為（4 000～4 500） m3/min，氧氣含量為 （10 000～13 000） m3/h，透氣性指數(shù)為 （23 000～26 000） m3/（min·MPa），理論燃燒溫度為（2 250～2 300）℃；煤粉噴吹量為 （150～165） kg/t鐵 （噴吹率 25.0%～30.0%）；礦批為 （39.0～42.0） t，焦批為 （8.0～9.5） t，頂溫為（160～180） ℃，邊緣平均溫度為 （110～140） ℃，中心平均溫度為（280～400）℃；w（[Si]）為0.20%～0.35%，w（TiO2）為3.0%～4.0%，w（MnO）為0.15%～0.25%，w（MgO） 為7.0%～8.0%，鎂鋁比為0.60～0.75，爐渣堿度為（1.15～1.18） 倍，鐵水溫度為 （1 450～1 480） ℃；料速為 （8.0～9.0） 批/h，冶煉周期為 （50～55） 批 （5.8～6.3） h。調(diào)整原則和方法：一定范圍內(nèi)入爐品位上升、渣量下降，熱風(fēng)壓力、頂壓、風(fēng)量、富氧氣量、透氣性指數(shù)、理論燃燒溫度、中心平均溫度、中心氣流發(fā)展指數(shù)、礦批等依照上限方向調(diào)整，每次調(diào)整幅度<5.0%，相鄰兩次調(diào)整時(shí)間間隔一冶煉周期；邊緣平均溫度、w（[Si]）、鎂鋁比依照下限方向調(diào)整；每次調(diào)整幅度<10.0%，相鄰兩次調(diào)整時(shí)間間隔一冶煉周期；熱風(fēng)溫度均使用高爐所能達(dá)到最高溫度；反之亦然。近來，昆鋼某2 000 m3高爐利用煤氣流分布的診斷、量化評(píng)價(jià)及操作控制優(yōu)化，得到了較好的冶煉成效。

1.1 基礎(chǔ)ω（[Si]）、ΣTFe條件下理論指標(biāo)校核

在高爐日常冶煉條件下，對(duì)實(shí)際小時(shí)料速與以校正風(fēng)量計(jì)算的理論小時(shí)料速進(jìn)行實(shí)時(shí)校核[4]，以進(jìn)行理論冶煉生產(chǎn)與實(shí)際冶煉行程的切合程度判斷（│理論小時(shí)料速-實(shí)際小時(shí)料速│<0.5批/h）為前提進(jìn)行后續(xù)預(yù)控、評(píng)價(jià)及調(diào)整。包括基準(zhǔn)w（[Si]）、基準(zhǔn)熟料比、實(shí)際料速、基準(zhǔn)品位下的實(shí)際鐵量、實(shí)際燃料比及其理論鐵量、理論燃料比等計(jì)算（計(jì)算公式為常規(guī)公式）。實(shí)際料速下的理論鐵量與實(shí)際鐵量差<5%（冶煉行程理論計(jì)算與實(shí)際生產(chǎn)的切合程度判斷）。本例中，包括的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)及其相關(guān)理論測(cè)算結(jié)果見表1。

表1 基準(zhǔn)數(shù)據(jù)實(shí)際值及其相關(guān)理論計(jì)算值比對(duì)Tab.1 Comparison between baseline data actuals and its correlated theoretical calculation values

基準(zhǔn)數(shù)據(jù)下，理論日產(chǎn)鐵量與實(shí)際產(chǎn)量鐵量差1.32%，在允許誤差范圍內(nèi)（<5%）。由此，進(jìn)一步根據(jù)調(diào)整前的物料消耗數(shù)據(jù)，對(duì)高爐表風(fēng)量進(jìn)行校正（校正計(jì)算公式和后續(xù)相關(guān)計(jì)算原則、方法同上篇所述）。再利用校正風(fēng)量得到的理論值（產(chǎn)量、指標(biāo)）進(jìn)行校核。

本例得到的校正風(fēng)量與入爐表風(fēng)量的擬合線性關(guān)系式見圖1。該關(guān)系式R的平方值0.954 2，達(dá)到要求；此外，依據(jù)前述方法得到的校正風(fēng)量、噸焦耗風(fēng)量、噸煤耗風(fēng)量以及預(yù)控硅含量、校正風(fēng)量條件下理論小時(shí)料速等計(jì)算結(jié)果見表2、表3。

圖1 校正風(fēng)量與入爐表風(fēng)量的擬合線性關(guān)系式Fig.1 Fitting linear relational expression for correction air flow and air flow from furnace air volume meter

表2 計(jì)算得到的校正風(fēng)量與噸焦耗風(fēng)量、噸煤耗風(fēng)量Tab.2 Correction air flow,air flow of coke per ton consumption,air flow of coal per ton consumption by calculation

表3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)條件下以校正風(fēng)量計(jì)算得到的理論料速、理論指標(biāo)Tab.3 Theoretical feed rate,theoretical indicators calculated by correction air flow under basic data

表3計(jì)算結(jié)果表明，基準(zhǔn)數(shù)據(jù)條件下得到的校正風(fēng)量準(zhǔn)確有效（│理論小時(shí)料速-實(shí)際小時(shí)料速│=0.03<0.5批/h），可以進(jìn)入后續(xù)診斷、理論計(jì)算及評(píng)價(jià)流程。

1.2 基礎(chǔ)期基本參數(shù)計(jì)算及煤氣流分布判斷

進(jìn)入布料參數(shù)計(jì)算、評(píng)價(jià)及煤氣流發(fā)展程度判斷、順行程度及潛力分析流程。包括：調(diào)整前煤氣流發(fā)展程度判斷、布料規(guī)律參數(shù)計(jì)算及其評(píng)價(jià)，煤氣流主要參數(shù)M（校正鼓風(fēng)動(dòng)能）、XBG（爐腹煤氣發(fā)展指數(shù)）、K（透氣性阻力系數(shù)） 衡量評(píng)價(jià)、順行程度及潛力分析等三個(gè)方面內(nèi)容。依據(jù)此輸出結(jié)果進(jìn)行潛力分析，為確定調(diào)整趨勢(shì)及主要操作參數(shù)提供依據(jù)。

1）調(diào)整前煤氣流發(fā)展程度判斷。本例輸入入爐品位、采集的儀表溫度參數(shù)及計(jì)算的結(jié)果、判斷結(jié)論如表4；

表4 基準(zhǔn)期條件下煤氣流分布及結(jié)論Tab.4 Distribution and results of gas flow under base period conditions

2）布料規(guī)律參數(shù)計(jì)算及其評(píng)價(jià)。將昆鋼2 000 m3高爐爐頂裝備相關(guān)參數(shù)輸入，計(jì)算機(jī)自動(dòng)輸出得到不同料線下高爐內(nèi)截面11等分圓環(huán)的中點(diǎn)值及其對(duì)應(yīng)的溜槽傾動(dòng)角度及規(guī)定料線內(nèi)對(duì)應(yīng)落點(diǎn)值（表5）[5]；結(jié)合調(diào)整前的高爐應(yīng)用矩陣、礦批重量、焦批重量輸出14個(gè)矩陣評(píng)價(jià)參數(shù)（料線1.5 m，表9、表10）：包括判斷與氣流分布、冶煉參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

表5 計(jì)算輸出變料前11個(gè)檔位角對(duì)應(yīng)落點(diǎn)位置Tab.5 Drop point locations corresponding to 11 tap position angle before calculation of output material change m

3） 煤氣流主要參數(shù)衡量/順行程度及潛力分析。根據(jù)對(duì)應(yīng)常規(guī)公式計(jì)算得到的煤氣流分布主要參數(shù)包括 M、VBG、XBG、K（見表 6）[6]。實(shí)踐中，總的判斷原則為：渣比（420～510） kg/t條件下，M、VBG、XBG、K等各個(gè)參數(shù)低于范圍下限，則說明冶煉強(qiáng)度過低；超出范圍上限，則說明爐況已趨于不穩(wěn)定狀態(tài)。調(diào)整依據(jù)、原則和方向?yàn)椋涸诟鱾€(gè)煤氣流評(píng)價(jià)參數(shù)不超過前述范圍上限，設(shè)備能力未用盡，且原燃料條件、操作爐型無惡化時(shí)，低于上限均說明冶煉參數(shù)有潛力；煤氣流參數(shù)不超過上限時(shí)，入爐品位、爐料結(jié)構(gòu)、高溫常溫冶金性能等主要原燃料條件改善，則各參數(shù)應(yīng)趨向上限挖潛力。需重點(diǎn)說明的是，煤氣流參數(shù)應(yīng)結(jié)合礦種冶煉特色在范圍內(nèi)設(shè)定參數(shù)[7]。反之，風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)爐、上料系統(tǒng)等設(shè)備能力及煤氣流參數(shù)已達(dá)到上限，則應(yīng)結(jié)合布料參數(shù)微調(diào)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行冶煉；外圍條件惡化則趨向下限調(diào)整。

表6 變料前后輸出煤氣流主要參數(shù)情況Tab.6 Major parameters of output gas flow after material change

綜合上述表4、表6，容易判斷調(diào)整前高爐氣流狀態(tài)為：邊緣氣流合理、中心氣流合理，中心氣流偏下限；主要煤氣流參數(shù)方面，爐腹煤氣發(fā)展指數(shù)、透氣性阻力指數(shù)潛力均尚有較大潛力，從調(diào)整后的主要參數(shù)變化看，方向性、適應(yīng)性良好。

1.3 煤氣流綜合診控技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

根據(jù)前述方法判斷結(jié)論，依照流程進(jìn)行改善順行、指標(biāo)調(diào)整冶煉控制，流程包括：裝料制度調(diào)整（焦批、負(fù)荷、矩陣）、渣鐵成分預(yù)控、渣量校核、布料參數(shù)調(diào)整/評(píng)價(jià)、綜合送風(fēng)參數(shù)控制（前述冶煉參數(shù)范圍，結(jié)合上述判斷結(jié)論確定調(diào)控原則和方向），得到新的M/VBG/XBG/K等煤氣流參數(shù)變化及校核（范圍），相關(guān)冶煉參數(shù)匹配性分析等。根據(jù)本例判斷結(jié)論，分析為具備進(jìn)一步加風(fēng)、加氧等強(qiáng)化潛力。

根據(jù)基準(zhǔn)w（[Si]）、基準(zhǔn)熟料比、基準(zhǔn)綜合入爐綜合品位與預(yù)控w（[Si]）、預(yù)控熟料比、預(yù)控綜合入爐品位的差異調(diào)整焦批數(shù)量。本例根據(jù)表風(fēng)量-校正風(fēng)量得到的擬合多項(xiàng)式（圖1） 得到的校正風(fēng)量（m3/min）以及調(diào)整后計(jì)算得到的理論小時(shí)料速及相關(guān)計(jì)算結(jié)果見表7。

表7 預(yù)控w（[Si]）及其條件下計(jì)算得到的校正風(fēng)量與噸焦耗風(fēng)量、噸煤耗風(fēng)量Tab.7 Correction air flow,air flow of coke per ton consumption,air flow of coal per ton consumption by calculation under pre-controlled w（[Si]）and the other conditions

本例中，基準(zhǔn)w（[Si]）、基準(zhǔn)熟料比、基準(zhǔn)綜合入爐綜合品位與預(yù)控w（[Si]）、預(yù)控熟料比、預(yù)控綜合入爐品位存在差異，根據(jù)可達(dá)上篇中公式（7）調(diào)整焦批；此外，本例計(jì)算的理論料速<9.0批/h，礦批不作調(diào)整，計(jì)算結(jié)果見表8。

表8 預(yù)控w（[Si]）及其條件下得到新的焦批、礦批前后計(jì)算得到的理論料速、理論指標(biāo)Tab.8 Theoretical feeding rate and theoretical indicators calculated before and after new coke charge,ore batches under pre-controlled w（[Si]）and the other conditions

本例中，在預(yù)控w（[Si]）及其條件下，得到的新焦批為9 470 kg/批，焦批調(diào)整后得到的理論小時(shí)料速8.89批/h，滿足條件?？梢?，本例條件下，綜合入爐品位得到改善，結(jié)合前述煤氣流主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果和判斷結(jié)論，可在調(diào)整負(fù)荷的基礎(chǔ)上進(jìn)行布料矩陣的優(yōu)化及其量化分析，結(jié)合冶煉潛力挖掘以進(jìn)一步地改善煤氣流分布及增產(chǎn)節(jié)焦。

1.3.1 高爐布料矩陣調(diào)整

對(duì)高爐矩陣進(jìn)行微調(diào)并進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)比基礎(chǔ)爐料，變料變化特點(diǎn)為：品位上升0.44%，渣量下降13.7 kg/t鐵（變料前渣比校核為432.7 kg/t鐵；變料后渣比校核為419.0 kg/t鐵），爐料結(jié)構(gòu)、冶金性能穩(wěn)定，校核渣比在范圍下限。正常煤氣流范圍內(nèi)調(diào)整方向：隨渣比下降，Z值相應(yīng)上升，Z/Wt值上升。對(duì)2 000 m3級(jí)高爐，隨渣比下降中心發(fā)展幅度上升應(yīng)較明顯。按照前述規(guī)定、步驟，對(duì)布料參數(shù)調(diào)整后14個(gè)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算、輸出及評(píng)價(jià)，見表9、表10。

表9 變料前后基本情況及布料矩陣參數(shù)Tab.9 Basic situation before and after material change and matrix parameters of burden distribution

表10 變料前后布料矩陣評(píng)價(jià)參數(shù)情況Tab.10 Matrix evaluation parameters of burden distribution before and after material change

本例矩陣調(diào)整評(píng)價(jià)：品位增加0.44%，為挖掘潛力布料參數(shù)邊緣負(fù)荷增加4.80%；中心氣流得到強(qiáng)化[8]，隨著渣量降低，整體綜合焦礦角度范圍內(nèi)更趨向負(fù)數(shù)，縮?。?.50～1.0）°。

1.3.2 預(yù)控w（[Si]）值、堿度范圍內(nèi)硅與鈦、錳還原率、脫硫率確定

以高爐容積和入爐鈦負(fù)荷為界定依據(jù)，根據(jù)不同容積、不同鈦負(fù)荷條件下高爐的預(yù)控硅含量和鐵水物理溫度范圍及不同硅含量范圍內(nèi)鈦、錳進(jìn)入鐵水的還原率和不同硅含量、爐渣堿度范圍內(nèi)的脫硫率，進(jìn)而確定預(yù)控w（[Si]）值、堿度范圍內(nèi)硅與鈦、錳還原率、脫硫率。昆鋼2 000 m3高爐條件下，鈦負(fù)荷 （12.17～30） kg/t，w（[Si]）控制范圍0.20%～0.35%；鐵水物理溫度（1 450～1 480） ℃；爐渣堿度（1.15～1.18） 倍，爐渣鎂鋁比0.65～0.75；硅還原率3.5%～4.5%，鈦還原率10.0%～14.0%，錳還原率45.0%～70.0%，釩還原率65%～75%，脫硫率93.0%±0.5%。擬合得到的 w（[Si]）） 值與 [Si]、[Ti]、[Mn]元素進(jìn)入鐵水的還原率的多項(xiàng)式關(guān)系式見圖2、圖3、圖4、圖5所示。

圖2 w（[Si]）與硅還原率的擬合關(guān)系式Fig.2Fitting relations of w（[Si]）and silicon reduction rate

圖3 w（[Si]）與鈦還原率的擬合關(guān)系式Fig.3Fitting relations of w（[Si]）and titanium reduction rate

圖4 w（[Si]）與錳還原率的擬合關(guān)系式Fig.4Fitting relations of w（[Si]）and manganese reduction rate

圖5 w（[Si]）與釩還原率的擬合關(guān)系式Fig.5Fitting relations of w（[Si]）and vanadium reduction rate

以上四個(gè)擬合多項(xiàng)式關(guān)系式的R平方值均＞95.0，滿足要求。在w（[Si]）值0.20%～0.30%范圍，脫硫率范圍92.84%～93.26%，范圍很窄極為穩(wěn)定，脫硫率可取平均值為93.188%。預(yù)控w（[Si]）0.25%條件下，得到其對(duì)應(yīng)下的 [Si]、[Ti]）、[Mn]、[V]元素還原率、脫硫率（表11）。

表11 預(yù)控w（[Si]）值與各個(gè)元素還原率的取值Tab.11 Pre-controlled w（[Si]）value and reduction rate value of each elements %

進(jìn)一步地，按照前述上篇設(shè)定的流程、步驟進(jìn)行渣鐵成分的預(yù)控計(jì)算、輸出及入爐料配比校核及再調(diào)整。按照下列流程進(jìn)行成分輸入及計(jì)算結(jié)果輸出。

1）元素進(jìn)入鐵水量理論計(jì)算。按前述方法進(jìn)行硅、鈦、錳、釩、硫、砷、磷等元素進(jìn)入鐵水量折算成入爐物料帶入對(duì)應(yīng)的氧化物（元素） 的相關(guān)計(jì)算。本例中，輸入各個(gè)物料成分、各個(gè)元素還原率，按照前述公式計(jì)算得到硅、鈦、錳、釩、硫、砷、磷等元素進(jìn)入鐵水量折算成入爐物料帶入對(duì)應(yīng)的氧化物（元素）的相關(guān)計(jì)算結(jié)果；

2） 氧化物及S進(jìn)入爐渣理論計(jì)算。入爐每批物料各成分 （SiO2、CaO、MgO、S、P、Al2O3、TiO2、Pb、As、K2O、Na2O、V2O5、Zn、MnO） 數(shù)量總和相關(guān)計(jì)算（物理意義同前述上篇）。本例中，輸入各個(gè)物料成分、各個(gè)元素還原率，按照前述上篇所述公式計(jì)算、輸出得到入爐每批物料各成分進(jìn)入爐渣的各個(gè)成分?jǐn)?shù)量；

3）輸出、得到入爐物料鈦、硫等主要元素噸鐵負(fù)荷，見表12；

表12 輸出入爐物料鈦、硫等主要元素噸鐵負(fù)荷Tab.12 The iorn per ton load for titanium,sulfur and the other major elements of output furnace feeding materials

4）輸出渣鐵成分、比對(duì)預(yù)控值校核。對(duì)預(yù)控w（[Si]）值下經(jīng)過焦批、負(fù)荷調(diào)整后入爐物料對(duì)應(yīng)得到的渣鐵成分進(jìn)行計(jì)算，輸出生鐵成分，輸出爐渣成分。并對(duì)計(jì)算、輸出結(jié)果中爐渣堿度（w（CaO）/w（SiO2））、鎂鋁比（w（MgO）/w（Al2O3））進(jìn)行校核，見下文表13、表14。

本例得到的生鐵w（[Si]）、w（[Ti]）、硫含量以及爐渣鎂鋁比、堿度達(dá)到預(yù)控硅及其條件下預(yù)控范圍。需要注意的是：若前述步驟、流程過程中存在根據(jù)渣鐵成分結(jié)果、對(duì)比預(yù)控值校核需要再調(diào)整各個(gè)物料用量配比時(shí)，按照預(yù)控w（[Si]）值、堿度需要調(diào)整用礦物料配比的順序依次為燒結(jié)礦（同生產(chǎn)批次相近成分，各個(gè)料倉用量配比按照三等分）→球團(tuán)礦（同種球團(tuán)礦，按照用量配比二等分，不同種球團(tuán)礦時(shí)2種球團(tuán)礦比例均可調(diào)整）→天然塊礦（用量配比固定） →小粒度燒結(jié)礦（或其他成分差異較大燒結(jié)礦，用量配比=100-燒結(jié)礦配比-球團(tuán)礦配比-天然塊礦配比，其值不小于0）；焦炭成分相近，按照焦批重配比用量二等分，小粒度焦炭或其他成分差異較大焦炭按照（300～800） kg/批單獨(dú)計(jì)量。

2 煤氣流綜合診控技術(shù)應(yīng)用綜合成效

冶煉過程中對(duì)綜合送風(fēng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的總的要求是控制料速（8～9）批，保持焦批穩(wěn)定。

2.1 冶煉參數(shù)及調(diào)整后得到的煤氣流、指標(biāo)情況

本例為入爐品位升高0.44%，渣量下降13.7 kg/t，爐料冶金性能穩(wěn)定，經(jīng)前述分析為潛力較大。操作上方向?yàn)椋貉b料邊緣負(fù)荷增加，風(fēng)量、氧量增加，熱風(fēng)溫度為所能達(dá)到最高溫度，每次調(diào)整幅度<5.0%，相鄰兩次調(diào)整時(shí)間間隔為：礦批、焦批一個(gè)冶煉周期，其余參數(shù)1 h，噴煤3.5 h；w（MgO）、w（MnO）、鎂鋁比、爐渣堿度穩(wěn)定。調(diào)整爐料后相關(guān)冶煉參數(shù)控制（均值）為：熱風(fēng)壓力為0.321 MPa，入爐校正風(fēng)量為4 330 m3/min，富氧量為 12 773 m3/h，透氣性指數(shù) 22 916 m3/（min·MPa），理論燃燒溫度2 297℃；煤粉噴吹量為136.7 kg/t鐵（噴煤率25.0%）；礦批39.638 t，焦批9.47 t；預(yù)控w（[Si]）及其條件下得到的預(yù)控的各參數(shù)為：w（[Si]）0.25%；w（TiO2）4.13%，w（MnO）0.39%，w（MgO）7.27%，鎂鋁比0.639，爐渣堿度1.15；料速8.89批/h，冶煉周期5.88 h。得到的參數(shù)和指標(biāo)對(duì)比如圖6、圖7、圖8、圖9所示。

圖6 變料前后冶煉參數(shù)及指標(biāo)情況Fig.6 Smelting parameters and indicators before and after material change

圖7 變料前后煤氣參數(shù)及指標(biāo)情況Fig.7 Gas parameters and indicators before and after material change

圖8 變料前后部分冶煉參數(shù)比對(duì)情況Fig.8 Comparison of partial smelting parameters before and after material change

圖9 變料前后煤氣流分布比對(duì)情況Fig.9 Comparison of gas flow distribution before and after material change

可見，上述對(duì)M/VBG/XBG/K等煤氣流參數(shù)進(jìn)行校核的結(jié)果反映出：經(jīng)前述步驟布料及送風(fēng)參數(shù)調(diào)整后煤氣流參數(shù)變化情況同預(yù)計(jì)趨勢(shì)一致。主要表現(xiàn)為：隨著冶煉強(qiáng)度增加，爐腹煤氣量、爐腹煤氣發(fā)展指數(shù)在范圍內(nèi)增加；邊緣氣流受到一定抑制，中心氣流得到發(fā)展，整體上反映為透氣性阻力系數(shù)略有下降，實(shí)際上是受風(fēng)情況得到改善。

2.2 實(shí)際得到渣鐵成分、指標(biāo)及校核

按照前述流程步驟，在冶煉周期結(jié)束后進(jìn)行煤氣流發(fā)展、布料規(guī)律參數(shù)、煤氣流主要衡量參數(shù)校核計(jì)算后，再根據(jù)實(shí)際冶煉結(jié)果（出爐產(chǎn)量、渣鐵成分、燃料比）與前述進(jìn)行的渣鐵成分平衡測(cè)算、指標(biāo)預(yù)測(cè)（根據(jù)理論計(jì)算量）等預(yù)期冶煉結(jié)果進(jìn)行比對(duì)校核，見表13、表14、表15，驗(yàn)證與理論值的契合程度（比對(duì)結(jié)果超出誤差允許范圍則需重新調(diào)整參數(shù)設(shè)置）。結(jié)果表明，得到的實(shí)際渣鐵成分均在預(yù)控范圍內(nèi)，誤差無需調(diào)整；鐵水各個(gè)主要元素還原率穩(wěn)定；技術(shù)指標(biāo)達(dá)到預(yù)計(jì)效果，高爐利用系數(shù)、燃料比等指標(biāo)得到改善，并且，除主要技術(shù)指標(biāo)外的表征操作穩(wěn)定性指標(biāo)（硅偏差）、衡量噴吹效果指標(biāo)（相對(duì)置換比）均得到改善。

表13 預(yù)控硅及其條件下計(jì)算、輸出的生鐵成分Tab.13 Calculated,output pig iron composition with pre-controlled silicon and the other conditions %

表14 預(yù)控硅及其條件下計(jì)算、輸出的爐渣成分Tab.14 Calculated,output furnace slag composition with pre-controlled silicon and the other conditions

表15 調(diào)整前后得到的主要指標(biāo)理論值與實(shí)際值校核Tab.15 Check of theoretical values and actual values of major indicators before and after adjustment

此外，在實(shí)際冶煉生產(chǎn)中，上述各個(gè)步驟過程中原燃料數(shù)據(jù)、冶煉參數(shù)數(shù)據(jù)、渣鐵實(shí)際成分?jǐn)?shù)據(jù)均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集，無需人工輸入，計(jì)算結(jié)果和判斷結(jié)論、下一步建議均自動(dòng)輸出。

2.3 煤氣流綜合診控技術(shù)應(yīng)用綜合成效

如前述，昆鋼2 000 m3高爐通過煤氣流綜合診控技術(shù)的應(yīng)用有效做到裝料制度（礦批、負(fù)荷、布料矩陣）、綜合鼓風(fēng)及熱制度的準(zhǔn)確判斷和合理調(diào)整。并根據(jù)入爐礦石的變化情況準(zhǔn)確預(yù)控渣鐵成分，使煤氣流在不同具體條件下始終處于合理分布趨勢(shì)（圖10）。實(shí)踐證明：采用適時(shí)采集并經(jīng)過校正的風(fēng)量計(jì)算出的理論料速與實(shí)際料速非常接近（平均偏差率<0.45批/h） （圖11），實(shí)際的產(chǎn)量（利用系數(shù)）、燃料比波動(dòng)范圍也很窄（平均偏差率分別為2.32%、0.44%），硅、鈦、錳的還原率控制穩(wěn)定（圖12）。調(diào)整上做到了有的放矢，針對(duì)性強(qiáng)，得到了隨著礦石原料變化（變優(yōu)或是變劣）時(shí)應(yīng)達(dá)的更為合理的煤氣流分布和對(duì)應(yīng)變化的指標(biāo)。實(shí)際上，正是基于數(shù)字化、定量化的實(shí)時(shí)采集、分析和預(yù)測(cè)預(yù)控準(zhǔn)確度的提升，顯著減少了誤操作和縮小了判斷、操作調(diào)劑的偏差值，近來昆鋼2 000 m3平均 w（[Si]） 偏差值達(dá)到了0.076，相對(duì)置換比達(dá)到1.052；在平均渣比達(dá)到445.64 kg/t鐵條件下，平均Wt為0.66，Z為1.86，Z/W為 2.84，平均燃料比為 540.77 kg/t鐵 （圖13）。事實(shí)上是使生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)得到了持續(xù)改善，體現(xiàn)了極佳的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，也為進(jìn)一步強(qiáng)化冶煉、增產(chǎn)降耗奠定基礎(chǔ)。

圖10 煤氣流發(fā)展指數(shù)實(shí)時(shí)采集Fig.10 Real-time acquisition of development index of gas flow

圖11 指標(biāo)等理論值與實(shí)際值偏差Fig.11 Deviation of theoretical values and actual value of indicators

圖12 鐵水中主要元素還原率發(fā)展趨勢(shì)Fig.12 Development tendency of reduction rate of major elements in molten iron

圖13 不同渣比下高爐煤氣流分布和主要衡量指標(biāo)發(fā)展趨勢(shì)Fig.13 Gas flow distribution and development tendency of major measuring index of blast furnace with different slag ratio

基于煉鐵基礎(chǔ)理論、輔以計(jì)算機(jī)手段研發(fā)的高爐煤氣流綜合診控技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，能準(zhǔn)確把握住高爐冶煉的調(diào)劑原則和方向，在高爐精確配料、矩陣調(diào)整及煤氣流分布參數(shù)評(píng)價(jià)、適宜冶煉參數(shù)選擇等復(fù)雜操作數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系中，更易于選擇出與具體條件相適宜的操作制度及解決方案[9]，并形成高效、可操控性強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化且實(shí)現(xiàn)編程分模塊計(jì)算功能的診斷及操作優(yōu)化作業(yè)流程。

3 結(jié)語

1）實(shí)現(xiàn)了定量化分析布料參數(shù)、冶煉參數(shù)、渣鐵成分控制及煤氣流分布參數(shù)等影響和表征煤氣流分布的各個(gè)因素，得到冶煉控制參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)之間的相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)及其相互影響關(guān)系的系統(tǒng)量化處理模式；

2）通過對(duì)各個(gè)影響因素的適時(shí)量化評(píng)價(jià)及潛力分析，并利用其準(zhǔn)確預(yù)測(cè)冶煉結(jié)果及修正功能，利于挖掘現(xiàn)階段實(shí)際條件下的冶煉潛力；

3）實(shí)踐表明，煤氣流綜合診控技術(shù)可以使煤氣流在不同具體條件下始終處于合理分布趨勢(shì)。正是基于各個(gè)冶煉和評(píng)價(jià)參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、分析和預(yù)測(cè)預(yù)控準(zhǔn)確度的提升，近來昆鋼2 000 m3高爐生產(chǎn)中計(jì)算的理論料速與實(shí)際料速平均偏差率<0.45批/h；平均w（[Si]）偏差值達(dá)到0.076；相對(duì)置換比達(dá)到1.052；在平均渣比445.64 kg/t鐵條件下平均燃料比降至540.77 kg/t鐵?？傊a(chǎn)技術(shù)指標(biāo)得到了持續(xù)改善。