一种预测高炉开炉初次出铁时机的方法与流程

1.本发明涉及炼铁技术领域，更具体的公开了一种预测高炉开炉初次出铁时机的方法。


背景技术：

2.高炉开炉的初次出铁，需兼顾炉缸升温使渣铁具备良好的流动性以及炉缸内渣铁生成的液面不超过安全高度以免烧坏风口小套。因此准确把控初次出铁的时间节点对于开炉过程是否顺利非常重要。
3.现有技术提出了确定大型高炉开炉第一炉铁累积风量的方法(公告号为cn104673949a)，该现有技术只适用于大型高炉，以累积风量作为确定初次出铁节点的考量参数，但未考虑填充料中作为炉芯焦的量，导致计算得到的生成渣铁量比实际小，同时并且未考虑鼓风流量计或炉料称量存在误差时的处理方案。


技术实现要素：

4.本发明主要解决的技术问题是提供一种预测高炉开炉初次出铁时机的方法，能够解决现有技术只适用于大型高炉，以累积风量作为确定初次出铁节点的考量参数，但未考虑填充料中作为炉芯焦的量，导致计算得到的生成渣铁量比实际小，同时并且未考虑鼓风流量计或炉料称量存在误差时的处理方案的问题。
5.为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，更具体的说是一种预测高炉开炉初次出铁时机的方法，包括以下步骤：
6.s1、计算炉芯焦体积；
7.s2、计算炉芯焦量；
8.s3、计算点火后焦炭置换量；
9.s4、推演渣铁生成量及点火后装料批数；
10.s5、预测空喷见渣以及初次开口节点相应的累积风量、累积上料批数；
11.s6、根据空喷见渣堵口实际时间修正预测的开口出铁时机。
12.更进一步的，所述s1中，炉芯焦体积采用朱仁良等人编著的《宝钢大型高炉操作与管理》提及的公式进行计算：
[0013]vc
＝0.25π[d2h+1/3
·
lc·
(d-2l)2]-veꢀꢀꢀ
(1)
[0014]
其中，vc为炉芯焦体积，m3；l为风口回旋区长度，m；h为炉底到风口的高度，m；d为炉缸直径，m；lc为炉芯高度，m；ve为炉缸引煤气管道、八角盘管、电偶保护管、遮挡板等体积，m3。
[0015]
更进一步的，所述s2中，炉芯焦量通过下式进行计算：
[0016]
cb＝vc·
ρ
·rꢀꢀꢀ
(2)
[0017]
其中，cb为炉芯焦量(作为初始料柱骨架的焦炭量)，t；ρ为焦炭堆密度，t/m3；r为焦炭在高炉内的压缩率，可在开炉前装填充料时进行测算。
[0018]
更进一步的，所述s3中，点火后的焦炭置换量通过下式进行计算：
[0019]
c＝α
·vblast
/w+cbꢀꢀꢀ
(3)
[0020]
其中，c为送风点火后焦炭置换量，t；α为风量修正系数，取值1.0；v
blast
为累积送风量，nm3；w为燃烧1吨焦炭所需风量(可根据焦炭成分、送风湿度计算)，nm3/t。
[0021]
更进一步的，所述s4中，在进行渣铁生成量及点火后装料批数推演的时候，开炉填充料一般以枕木或净焦填充炉缸，炉芯焦往上炉料o/c逐步提高；以料批数为节点，填充料及点火后炉料的装入量按装入顺序分段记录；段落数为0到n表示填充料(若炉缸填充焦炭则枕木z＝0)，段数大于n表达是点火后装入的炉料，记t为点火后的累积送风时间，相应的累计风量记为v
blast
(t)，累计焦炭置换量记为c(v
blast
(t))，则累计铁水生成量p(v
blast
(t))、累计炉渣生成量s(v
blast
(t))、上部累计空出体积v(v
blast
(t))的计算如下：
[0022][0023][0024][0025]
其中，x满足：
[0026][0027]
记送风后累计上料批数为m，则m应满足：
[0028][0029]
由此可根据加风计划推定送风时间为t时的累计上料批数m(t)。
[0030]
更进一步的，所述s5中，记打开铁口出铁之前炉缸渣铁生成体积为vm，则有：
[0031]vm
(v
blast
(t))＝p(t)/ρ
p
+s(t)/ρsꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0032]
其中，ρ
p
为铁水密度，t/m3；ρs为炉渣密度，t/m3；
[0033]
记死铁层容积为vd、炉缸安全容积为vh，根据加风计划可推定，满足下式的t
′
、t
″
则分别为铁口空喷见渣时间、打开铁口出铁时间：
[0034]vm
(v
blast
(t＝t
′
))＝vd·
εdꢀꢀꢀ
(10)
[0035]vm
(v
blast
(t＝t
″
))＝vd·
εd+vh·
εhꢀꢀꢀ
(11)
[0036]
其中，εd为死铁层料柱孔隙度；εh为炉缸料柱孔隙度；
[0037]
则铁口空喷见渣时对应的累计风量为v
blast
(t
′
)，并根据式(8)推定对应的上料批数m
′
；打开铁口出铁时对应的累计风量为v
blast
(t
″
)，并根据式(8)推定对应的上料批数m
″
；
[0038]
记第一炉铁计划出铁时间为t1，可预测第一炉铁的出铁量为：
[0039]
p
first
＝p(t
″
+t1)-vd·
εd·
ρ
p
ꢀꢀꢀ
(12)。
[0040]
更进一步的，所述s6中，实际开炉过程风量、炉料均可能存在计量上的误差，进而造成预测误差。当铁口空喷煤气见渣堵口时，记录相应的点火送风时间t
′a、累计风量v
blast
(t
′a)、累计上料批数m
′a，与第一次预测的结果相比较，得到误差，与第一次预测的结果相比较，得到误差再按以下流程对初次出铁的时机进行修正，在
按照相应的流程对初次出铁的时机进行修正。
[0041]
本发明一种预测高炉开炉初次出铁时机的方法的有益效果为：本发明公开的方法利用铁口空喷见渣堵口的实际情况，将相应的累计风量、累计上料批数与预测值进行对比，判断风量和炉料的误差，再对初次出铁时机的预测进行修正，准确判断合适的出铁时间，确保开炉过程顺利进行。
附图说明
[0042]
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
[0043]
图1为出铁时机修正流程图。
具体实施方式
[0044]
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0045]
根据本发明的一个方面，提供了一种预测高炉开炉初次出铁时机的方法，包括以下步骤：
[0046]
第一步、计算炉芯焦体积：
[0047]vc
＝0.25π[d2h+1/3
·
lc·
(d-2l)2]-veꢀꢀꢀ
(1)
[0048]
其中，vc为炉芯焦体积，m3；l为风口回旋区长度，m；h为炉底到风口的高度，m；d为炉缸直径，m；lc为炉芯高度，m；ve为炉缸引煤气管道、八角盘管、电偶保护管、遮挡板等体积，m3。
[0049]
第二步、计算炉芯焦量：
[0050]
cb＝vc·
ρ
·rꢀꢀꢀ
(2)
[0051]
其中，cb为炉芯焦量(作为初始料柱骨架的焦炭量)，t；ρ为焦炭堆密度，t/m3；r为焦炭在高炉内的压缩率，可在开炉前装填充料时进行测算。
[0052]
第三步、计算点火后焦炭置换量：
[0053]
c＝α
·vblast
/w+cbꢀꢀꢀ
(3)
[0054]
其中，c为送风点火后焦炭置换量，t；α为风量修正系数，取值1.0；v
blast
为累积送风量，nm3；w为燃烧1吨焦炭所需风量(可根据焦炭成分、送风湿度计算)，nm3/t。
[0055]
第四步、推演渣铁生成量及点火后装料批数
[0056]
开炉填充料一般以枕木或净焦填充炉缸，炉芯焦往上炉料o/c逐步提高；以料批数为节点，填充料及点火后炉料的装入量按装入顺序分段记录如表1所示。
[0057]
表1
[0058][0059]
段落数为0到n表示填充料(若炉缸填充焦炭则z＝0)，段数大于n表达是点火后装入的炉料，记t为点火后的累积送风时间，相应的累计风量记为v
blast
(t)，累计焦炭置换量记为c(v
blast
(t))，则累计铁水生成量p(v
blast
(t))、累计炉渣生成量s(v
blast
(t))、上部累计空出体积v(v
blast
(t))的计算如下：
[0060][0061][0062][0063]
其中，x满足：
[0064][0065]
记送风后累计上料批数为m，则m应满足：
[0066][0067]
由此可根据加风计划推定送风时间为t时的累计上料批数m(t)。
[0068]
第五步、预测空喷见渣以及初次开口节点相应的累积风量、累积上料批数
[0069]
记打开铁口出铁之前炉缸渣铁生成体积为vm，则有：
[0070]vm
(v
blast
(t))＝p(t)/ρ
p
+s(t)/ρsꢀꢀꢀ
(9)
[0071]
其中，ρ
p
为铁水密度，t/m3；ρs为炉渣密度，t/m3；
[0072]
记死铁层容积为vd、炉缸安全容积为vh，根据加风计划可推定，满足下式的t
′
、t
″
则分别为铁口空喷见渣时间、打开铁口出铁时间：
[0073]vm
(v
blast
(t＝t
′
))＝vd·
εdꢀꢀꢀ
(10)
[0074]vm
(v
blast
(t＝t
″
))＝vd·
εd+vh·
εhꢀꢀꢀ
(11)
[0075]
其中，εd为死铁层料柱孔隙度；εh为炉缸料柱孔隙度；
[0076]
则铁口空喷见渣时对应的累计风量为v
blast
(t
′
)，并根据式(8)推定对应的上料批数m
′
；打开铁口出铁时对应的累计风量为v
blast
(t
″
)，并根据式(8)推定对应的上料批数m
″
；
[0077]
记第一炉铁计划出铁时间为t1，可预测第一炉铁的出铁量为：
[0078]
p
first
＝p(t
″
+t1)-vd·
εd·
ρ
p
ꢀꢀꢀ
(12)。
[0079]
第六步、根据空喷见渣堵口实际时间修正预测的开口出铁时机
[0080]
实际开炉过程风量、炉料均可能存在计量上的误差，进而造成预测误差。当铁口空喷煤气见渣堵口时，记录相应的点火送风时间t
′a、累计风量v
blast
(t
′a)、累计上料批数m
′a，与第一次预测的结果相比较，得到误差再按以下流程对初次出铁的时机进行修正，在按照图1所示的流程对初次出铁的时机进行修正。
[0081]
实施例
[0082]
该实施例按照以上方法进行实施，某5000m3级别高炉开炉，送风前预测空喷见渣时间为送风后14.4h、累计风量317万m3、累计上料31.4批，第一炉铁开口时间为送风后21.4h、累计风量542万m3、累计上料57.1批。实际空喷见渣时间为13.9h，累计风量283万m3，累计上料31批，累计风量误差达到-10.7％，累计上料批数误差仅-1.3％，判断风量实际值比计量值低。根据上述误差修正风量后，立即重新制定后续加风计划，并重新计算第一炉铁开口的时机为累计上料57.9批。实际打开铁口出铁时间为送风后19.5h，对应的累计上料批数为58批，开口后50min开始下渣，渣铁流动性较好，铁水平均硅含量为5.0％，炉均铁水温度为1515℃，第一炉出铁量为380t。
[0083]
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种预测高炉开炉初次出铁时机的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、计算炉芯焦体积；s2、计算炉芯焦量；s3、计算点火后焦炭置换量；s4、推演渣铁生成量及点火后装料批数；s5、预测空喷见渣以及初次开口节点相应的累积风量、累积上料批数；s6、根据空喷见渣堵口实际时间修正预测的开口出铁时机。2.根据权利要求1所述的一种预测高炉开炉初次出铁时机的方法，其特征在于：所述s1中，通过下式对炉芯焦的体积进行计算：v
c
＝0.25π[d2h+1/3
·
l
c
·
(d-2l)2]-v
e
ꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，v
c
为炉芯焦体积，m3；l为风口回旋区长度，m；h为炉底到风口的高度，m；d为炉缸直径，m；l
c
为炉芯高度，m；v
e
为炉缸引煤气管道、八角盘管、电偶保护管、遮挡板等体积，m3。3.根据权利要求1所述的一种预测高炉开炉初次出铁时机的方法，其特征在于：所述s2中，炉芯焦量通过下式进行计算：c
b
＝v
c
·
ρ
·
r
ꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，c
b
为炉芯焦量(作为初始料柱骨架的焦炭量)，t；ρ为焦炭堆密度，t/m3；r为焦炭在高炉内的压缩率，可在开炉前装填充料时进行测算。4.根据权利要求1所述的一种预测高炉开炉初次出铁时机的方法，其特征在于：所述s3中，点火后的焦炭置换量通过下式进行计算：c＝α
·vblast
/w+c
b
ꢀꢀꢀꢀ
(3)其中，c为送风点火后焦炭置换量，t；α为风量修正系数，取值1.0；v
blast
为累积送风量，nm3；w为燃烧1吨焦炭所需风量(可根据焦炭成分、送风湿度计算)，nm3/t。5.根据权利要求1所述的一种预测高炉开炉初次出铁时机的方法，其特征在于：所述s4中，在进行渣铁生成量及点火后装料批数推演的时候，开炉填充料一般以枕木或净焦填充炉缸，炉芯焦往上炉料o/c逐步提高；以料批数为节点，填充料及点火后炉料的装入量按装入顺序分段记录；段落数为0到n表示填充料(若炉缸填充焦炭则枕木z＝0)，段数大于n表达是点火后装入的炉料，记t为点火后的累积送风时间，相应的累计风量记为v
blast
(t)，累计焦炭置换量记为c(v
blast
(t))，则累计铁水生成量p(v
blast
(t))、累计炉渣生成量s(v
blast
(t))、上部累计空出体积v(v
blast
(t))的计算如下：(t))的计算如下：(t))的计算如下：其中，x满足：记送风后累计上料批数为m，则m应满足：
由此可根据加风计划推定送风时间为t时的累计上料批数m(t)。6.根据权利要求1所述的一种预测高炉开炉初次出铁时机的方法，其特征在于：所述s5中，记打开铁口出铁之前炉缸渣铁生成体积为v
m
，则有：v
m
(v
blast
(t))＝p(t)/ρ
p
+s(t)/ρ
s
ꢀꢀꢀꢀ
(9)其中，ρ
p
为铁水密度，t/m3；ρ
s
为炉渣密度，t/m3；记死铁层容积为v
d
、炉缸安全容积为v
h
，根据加风计划可推定，满足下式的t
′
、t
″
则分别为铁口空喷见渣时间、打开铁口出铁时间：v
m
(v
blast
(t＝t
′
))＝v
d
·
ε
d
ꢀꢀꢀꢀ
(10)v
m
(v
blast
(t＝t
″
))＝v
d
·
ε
d
+v
h
·
ε
h
ꢀꢀꢀꢀ
(11)其中，ε
d
为死铁层料柱孔隙度；ε
h
为炉缸料柱孔隙度；则铁口空喷见渣时对应的累计风量为v
blast
(t
′
)，并根据式(8)推定对应的上料批数m
′
；打开铁口出铁时对应的累计风量为v
blast
(t
″
)，并根据式(8)推定对应的上料批数m
″
；记第一炉铁计划出铁时间为t1，可预测第一炉铁的出铁量为：p
first
＝p(t
″
+t1)-v
d
·
ε
d
·
ρ
p
ꢀꢀꢀꢀ
(12)。7.根据权利要求1所述的一种预测高炉开炉初次出铁时机的方法，其特征在于：所述s6中，实际开炉过程风量、炉料均可能存在计量上的误差，进而造成预测误差。当铁口空喷煤气见渣堵口时，记录相应的点火送风时间t
′
a
、累计风量v
blast
(t
′
a
)、累计上料批数m
′
a
，与第一次预测的结果相比较，得到误差一次预测的结果相比较，得到误差再按以下流程对初次出铁的时机进行修正，在按照相应的流程对初次出铁的时机进行修正。

技术总结
本发明涉及炼铁技术领域，且公开了一种预测高炉开炉初次出铁时机的方法，包括以下步骤：S1、计算炉芯焦体积；S2、计算炉芯焦量；S3、计算点火后焦炭置换量；S4、推演渣铁生成量及点火后装料批数；S5、预测空喷见渣以及初次开口节点相应的累积风量、累积上料批数；S6、根据空喷见渣堵口实际时间修正预测的开口出铁时机。本发明公开的方法利用铁口空喷见渣堵口的实际情况，将相应的累计风量、累计上料批数与预测值进行对比，判断风量和炉料的误差，再对初次出铁时机的预测进行修正，准确判断合适的出铁时间，确保开炉过程顺利进行。确保开炉过程顺利进行。确保开炉过程顺利进行。


技术研发人员：张晋 苏李坤 梁利生 王俊 沙华玮
受保护的技术使用者：宝钢湛江钢铁有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/9/22