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分类号TF543;脱硫是炼钢过程中必具备的冶金功能之一。就篼炉一转炉流程而言,高炉及铁水预处理、转炉和钢的二次精炼等工序都提供了脱硫的可能性,但由于各个工序条件的不同,即使是相同的脱硫方法、脱硫剂和工艺参数,脱硫效果也不大一样。从定性看,炉外铁水脱硫,经济上和技术上都是合理的。为了使钢铁流程更加合理化,需要在进行冶金工序功能分解和解析后,再进行优化综合集成,进而使流程趋于更加合理。为此通过建立制造流程的冶金工序功能的分解模型并求解,即可得到不同冶金功能在工序间的合理分配值。具体到炉外脱硫,则是脱硫模式和方法的选择问题。
本预定系统是在铁水炉外脱硫这一工序内部继续进行模式优化。具体以宝钢一炼钢铁水预处理脱硫工序为研究对象,通过选择合理的脱硫模式,使宝钢一炼钢铁水预处理脱硫工序内部脱硫操作技术合理且*经济。
1宝钢炼钢厂铁水预处理脱硫工序1985年9月投产时,宝钢一炼钢厂采用鱼雷罐车喷吹电石粉脱硫,为进一步降低入炉铁水硫含量,近年又增加了复合脱硫剂(分为电石基复合脱硫剂和石灰基复合脱硫剂)。宝钢于1998年2月开始试验在鱼雷罐车之后增加铁水罐深脱硫。目前宝钢一炼钢的铁水预处理脱硫工序的总布置图如所示。
铁水包硫站< 2宝钢炼钢厂铁水脱硫模式预定系统基本指导思想bookmark2宝钢炼钢厂铁水脱硫模式预定系统的基本指导思想是:针对目前宝钢一转炉炼钢厂脱硫工艺路径的组成模式,根据不同的铁水初始硫含量、产品成分和生产节奏,选择相应的脱硫工序路线(即如所示的3种脱硫模式),由此形成“宝钢宝钢炼钢厂铁水脱硫横式组合图*大铁水包脱硝生产能力炼钢厂铁水脱硫模式预定系统3宝钢炼钢厂铁水脱硫模式预定系统核心程序宝钢炼钢厂铁水脱硫模式预定系统核心程序流程图如所示。
数均设有用户接口,能方便进行实时改动1.生产节奏、设备状况、铁水温度、生产能力和脱硫成本综合考虑。
生产节奏以参数设置表中“生产节奏基准”为标准。当时间富余时,铁水等待设在倒包站内的鱼雷罐车中。
生产能力的匹配是按时间节奏(即处理时间)进行匹配的,如鱼雷罐车脱硫S1线相邻的鱼雷罐车进站时间差必须大于鱼雷罐车脱硫处理时间。
/可以进行脱硫工序或脱硫温降有明显限制温度判断不能进行脱硫H能深脱72种工序均可选择时间节奏判断2种设备均不R1种可用/ /2种设备均可用设备状况限制判断输入已知条件后主要进行温度判断、时间判断、设备条件限制、生产能力的匹配判断以及*终的脱硫费用函数计算判定,详见。
程序中所应用的脱硫曲线经验数据库、重要成本参数和生产节奏基准均为面向用户的开放系统,其中数值均可根据现场情况的改变而进行重新设定。如生产节奏发生变化后,程序产生的铁水调度计划也会作出相应的变化,判断‘时间节奏’中的6和6也会自动进行重新计算。
核心程序的设计遵循以下规则:*优脱硫模式脱硫模式费用函数判定铁水包的运行从BOF向前反推,鱼雷罐车的运行从BF开始向后进行正推。
管理本为计算机网络中一名词,是指网络会话层中只有持令牌的一方才有权利进行某种操作。这里指只有某条脱硫工艺路线持有通过时间约束、温度约束、设备约束和生产能力约束的令牌时才对该脱硫模式进行计划写入和以后的成本判断。程序中进行各种判断后都会对令牌变量进行赋值"各脱硫工艺路线都不持有令牌时,产生提示信息,指明计划*快安排方案。
在宝钢铁水脱硫模式的预定过程中,生产节奏是选择脱硫模式的重要因素之一,时间是判断生产节奏的标志,被列入脱硫模式选择的主要因素之一。生产节奏要以现场的生产实际情况制定出相应的生产节奏基准,且该生产节奏基准能根据现场的需要方便地进行重置。
脱硫模式选择过程中采用令牌管理规则:如某种脱硫模式所持有的全部约束判断令牌变量均为真时,该脱硫模式才有可能被选择。其中生产能力的判断是以生产周期(即时间)进行判断的。假设有种脱硫模式所对应的令牌变量全部为真,那么下一步的工作为:=时:所给定车次不能进行脱硫工序,系统提供计划*快方案安排信息。
=1时:该脱硫模式即为所选模式,不用进行成本比较。
V=1时:对种脱硫模式进行*后的成本比较,取成本*小者。
当各脱硫工艺路线都不持有令牌时,产生提示信息,指明计划*快安排方案。
脱硫模式预定后所进行铁水运行调度计划中,生产节奏是以‘生产节奏基准’为标准的。具体的生产计划安排:鱼雷罐车的运行是正推的,即从高炉到倒包受铁站这一区间的计划安排是正推的,而铁水包的运行是反推的,即铁水包的受铁时间是由转炉的兑铁水时间所决定的。这是因为鱼雷罐车的保温性能要比铁水包好得多,铁水等待时间设在鱼雷罐车内,这正是鱼雷罐车运输铁水的优势之一。
预定系统的程序设计过程中使用了铁水包脱硫计划表、鱼雷罐车脱硫站S1线脱硫计划表和鱼雷罐车脱硫站S2线脱硫计划表。3个计划表的结构相似,包括铁水的运行计划(主要是铁水的运行时刻表)、各种脱硫模式所对应脱硫站操作的基本参数(如脱硫剂用量、脱硫时间)和各脱硫模式所对应脱硫成本(吨铁成本)。
4铁水脱硫成本费用函数的编制影响铁水脱硫成本的主要因素有3个,即脱硫剂的价格和单耗、铁水损失及温度损失。另外还有喷枪消耗、渣量及扒渣费用等因素。本系统计算脱硫成本时考虑了6个方面的内容:脱硫剂、温降、铁损、喷枪消耗、扒渣费用及其他内容(如专用耐材消耗等)。单位为每吨钢成本(元々)"脱硫费用的计算如下式:脱硫剂费用=脱硫剂单耗x脱硫剂价格。
脱硫剂费用的关键是计算脱硫剂单耗。宝钢目前的铁水硫含量一般小于4xl(T4(质量分数)(实际平均硫含量为1.8xl(T4)。通过理论分析和现场验证得出:CaO和CaC2的脱硫反应过程控制性环节为在铁水中的液相扩散,脱硫反应的表达式类型为w,=exp(-A:。把一系列实际生产数据代入就可得出脱硫曲线经验数据库。铁水包镁基铁水脱硫曲线采用从美国引进的经验脱硫曲线模型。目前计算脱硫剂用量有2种方式:第1种为从固定的初始硫含量数值计算到*终的硫含量数值;第2种为从某一初始硫含量范围计算到某个固定的目标硫。
本软件中鱼雷罐车脱硫中使用第1种方式,铁水包镁基脱硫使用第2种方式计算脱硫剂用量。在系统中,把从宝钢采集回来的现场数据处理成4个脱硫曲线经验数据库:CaC2复合脱硫剂、CaO复合脱硫剂、纯((:2脱硫剂、Mg基脱硫剂脱硫曲线经验数据库。其中(:2复合脱硫剂、CaO复合脱硫剂和纯CaC2脱硫剂脱硫曲线经验数据库的结构相同。包括5项内容:初始S(ws.,)、脱硫曲线经验常数(/、脱硫剂喷吹速率CvMg)、本经验值下*小目标硫(ws.min)和*大处理时间(C.镁基脱硫剂脱硫曲线经验数据库包括目标硫(ws)、脱硫曲线经验常数(幻和镁粉喷吹速率(vMs)。
铁损费用=铁损量x铁水单价。
铁损量与喷吹方式、冶金容器形状、脱硫剂种类和铁水状况有关,但由于时间有限和现场条件的限制,对铁损量只能采用现场人员提供的经验值。
温损费用=温降速率x处理时间x温降造成的后处理工序处理成本增加率(元/°C)。
温降速率包括鱼雷罐车运输过程、鱼雷罐车等待过程、鱼雷罐车脱硫处理过程和铁水包运输过程以及铁水包镁基喷粉脱硫处理过程的温降速率。
由于喷枪主要是受极冷或极热造成的环裂而减寿命的,其寿命是炉数的函数。
其中:渣量为每炉或每罐铁水脱硫处理的总渣量0/炉)。
耐材费用=耐材消耗量x耐材价格。
5预定系统的开发系统在PC局域网上开发和运行,以Win-dows95为操作平台,Delphi30为开发平台,De-lphi3.0内嵌数据库模块Pardox作为数据库平台。其界面应友好、直观、操作简单,能快速选择*佳脱硫模式,降低成本,提高经济效益,并满足脱硫和生产节奏的要求,实现脱硫工序单元内部的优化及与其他相关工序的匹配。
预定系统的工作流程如所示。
进入系统主画面线铁水包脱硫实际数据<返回数据库图S预定系统工作流程图本脱硫预定系统软件的主要功能有:(1)能结合生产节奏、铁水温度、生产能力、设备状况和*终模式选择目标函数即脱硫成本进行综合分析判断,选择较优化的脱硫模式;(2)对所选脱硫模式的脱硫时间和脱硫剂用量给出初步估计值,并提供吨铁脱硫成本;(3)提供脱硫模式及其相关铁水的调度计划库和实际生产操作数据库,并能打印相关报表;(4)所有重要参数均可根据实际情况的变化而变化,各脱硫剂的脱硫曲线经验数据库均可根据实际生产操作数据库的具体情况进行人为的修整;(5)提供标准的WINDOWS帮助文件。
586以上档次的微机;2)32MB以上内存;3)2GB以上硬盘;4)显示模式800x600,16位真彩以上;5)中文Windows 95以上版本。
6结论当炼钢厂铁水预处理脱硫模式有多种模式时,需要讨论影响脱硫模式选择的因素和目标函数,进行综合分析和系统研究,制定出合理的、优化的脱硫模式,以利于降低生产成本和提高企业市场竞争力。
编制了宝钢炼钢厂铁水脱硫模式预定系统离线运行软件。以铁水温度、生产节奏、生产能力和设备状况为选择脱硫模式重要因素,以脱硫综合成本为目标函数建立了脱硫模式的预定过程。
脱硫模式的预定过程采用令牌(TokenManagement)管理规则。
在宝钢目前条件下,一炼钢铁水预处理脱硫应尽量安排在铁水包脱硫站。
脱硫曲线经验数据库有待于结合现场实际情况进一步补充和优化,使脱硫曲线逐步逼近于真实情况。脱硫成本函数中所涉及的所有重要参数有待于深入研究。如果预定系统在线运行,并增加人工智能的功能,即系统中涉及的所有重要参数和脱硫曲线经验数据库的缺省值均可根据现场实际情况的变化而自动智能修正,那么本预定系统软件将会给宝钢一炼钢厂铁水预处理脱硫工序带来可观的经效益。