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1、V0127NO3安徽工业大学学报(自然科学版)第 27卷 第 3期July2010JofAnhuiUniversityofTechnology(NaturalScience)2010年 7月文章编号：16717872(2010)03022104高炉炉温与铁水硅含量的推算及其应用惠志刚，汪保平(马鞍山钢铁股份有限公司，安徽马鞍山243000)摘要：在既定冶炼条件下，依据炉缸内硅还原反应平衡的热力学原理，导出炉温定量推算式及铁水中硅含量解析式，其结果与实际数据具有良好的对应关系，该式可用于现场推算炉温、硅量调控时参考。关键词：高炉；炉温；铁水含硅量；硅偏差中图分类号：TF57文献标识码：Bdoi：
2、103969jissn1671-7872201003001Calculation and Application on HotBlastFurnaceT1emperatureand M e(；talIron Silicon111C0HUIZhi-gang，WANG Bao-ping(MaanshanIronSteelCoLtd，Maanshan243000，China)Abstract：In established smelting conditions，on thebasisofsmelting furnace reduction reaction silicon cylinderhermo
3、dynamict equilibrium theory,theanalyticalformulasofthe smelting furnacetemperature and wSi】inmolten iron were deducedThe calculation results had a good corresponding relationship with het actualdata，whichcouldbeusedtoregalatethetemperatureandwsiIofhethotbaastFurnaceni thesceneasreferenceKey words：ho
4、tblastfurnace；temperature；metaliron contentofsilicon；silicon deviation高炉冶炼中，习惯将渣铁温度或铁水含硅量作为反映炉内温度水平的信息。但目前许多高炉尚无渣铁温度在线检测设备，且铁水含硅量检测值不能及时获取，即使在已知铁水含硅量的情况下，亦只能相对地间接估计炉温。从高炉炉内反应热力学的角度出发，导出包括某些常规冶炼参数在内的炉温定量推算式及铁水含硅量推算式，由此导出既定条件下炉温或含硅量与操作因素的关系，以供现场调控参考。1炉温高炉炉温通常是指高炉下部炉缸区域的温度水平，或高温区内热量的保有水平。就高炉冶炼而言，既定条件下炉
5、内平均反应温度(这里指高温区)可认为是唯一的u。因此可 由冶炼条件及渣、铁等信息，依据炉内反应平衡学计算获取与之对应的(高温区)平均反应温度，定量描述炉内温度水平的高低。11 炉温(平均反应温度)推算式的导出假定高温区域内反应基本达到平衡，则：(si02)+2C=si】+2CO(2)：wSifsi 式中：aC=1；由AG。=一RTInK，结合文献1可导出：lgwSi=一30314Tlg i一21gPco+lgasi0+20096(3)式中取l i=012wSi+024wC+0281wMn+011wP+015wV+003wTi+055wS】(4)收稿日期：20091030作者简介：惠志刚(195
6、4)，男，安徽舒城人，高L z-程师。222安徽工业大学学报(自然科学版)2010年lgasi0=一0032+42716T一2966(s)A=96一w(Al203)一w(MgO) 一1)(R2+1)+w(At03)2+w(MgO)3(6)Pco=(097pf+1)(7)铁水中碳含量，即(4)式中wC可按下式近似计算；w( =43027wSi一032wP一O36wS+004wMn+012wV+015wri(8将(4)(7)式代2(3)式，整理可得T=-2603881gwSi+00552wSi+21g(097pf十1)+0032,4+B一16068(9式中 B=00332wP+01788wMn+O
7、2906wV+0066wTi一003l4wS (10 式中： 一炉温(高温区平均反应温度)，K；wi】一铁水中i元素质量分数，取数字部分；w0)一炉渣中J组元质量分数，取数字部分； 一炉渣碱度，w(CaO)w(SiO2)；Pf一热风压力，kgem 。式(9)即为热力学方法导出的炉温推算解析式。12 炉温与各因素的关系由式(9)可导出各冶炼因素对炉温影响的关系：dTdwSi】=(260388+0127 1wESi)(23026wSi) 1gwSi+O0552wSi+21g(097p,+1)+0032A+ 一16O68(11)dTdpf=226170143(o9Vp,+1)一1gwSi+00552
8、wSi+21g(o97p,+1)+O032A十 一1606sT(12)dTd=166483296一w(MgO)一w(Al203)】0032w(A03)2+O032w(MgO)3+lgwsi+O0552wSi+21g(o9 +I)+ 一16O68( 十1)+003296一w(MgO)一w(At03)】(一D一(13)drawOVigO)=一8332416( 一1)( +1)+l3lgwSi+O0552wSi十21g(09+1)+一16068+Oo32(一1)( +1)96一 A】203)+0016w(AO3)一0032( 一1)( +1)+13(Mg0) (14) 比率 dr,的物理意义为 ：因
9、素 发生单位变化时对应的炉温 变化量。13 炉温的推算(1)直接计算法在(9)式中代人相应的现场数据，即可推算出炉温值。图1为逐日炉温推算值和相应的wSi实测值。由图1可见，t与wSi具有良好的同步对应关系。I=I15 510 1520 253050】015 20 2530 57 1O】5 2O 2530日期(ElY1)图1 fwSi对应关系(2)校正法以马钢股份有限公司高炉现场数据为基准，采用(11)(14)式，求得各相关因素对炉温影响的具体数据，如表l。利用现场经验数据进行变量替换，求得其它常规因素与炉温的关系值，如表2。第 3期惠志刚等：高炉炉温与铁水硅含量的推算及其应用表 1 相关因素
10、对炉温影响值注： 一热风温度，K；月-焦炭负荷，kg； 一熔剂量，kgt。；wfFe)综合矿含铁，当通过直接计算法获取某时期或某炉次基准炉温后，可采用类似于校正焦比的方法，依据变化情况，利用表l2中数据按下式计算其后时期或炉次的炉温：=To十(d ) ( ：基准炉温)(15)(3)范例某高炉炉温某基准月炉温为14267，有关操作参数等变化如表4，可采用校正法进行其后的炉温推算。表4 炉温校正计算下月度炉温推算值为：f=1426700332252+0011157+0021193+051002+90950042427+043177= 1429按(9)式推算的f值为 1429 ，可见二者推算结果是一
11、致的。般而言，当由现场数据推算炉温时直接应用(9)式，而当估计某种措施对炉温的影响及相应炉温时，以表 12中数值或采用(15)式更为方便。2 铁水含硅量铁水含硅量在大多数情况下直接反映了炉温水平的高低。根据既定冶炼条件可用平衡热力学及动力学的方法推算(即预测)铁水含硅量，两种方法推算的结果无甚差异，且都与实际值相当一致 】。21铁水含硅量推算式将(3)式变化，即得热力学意义含硅量推算式：lgwSi+00552wSi=(一26038T)一2lg(097 +1)-0032,4一 一16085(16)式中各符号说明见上文。炉温 可由实测的铁水温度 (fI， 经校正后代入(16)式，其校正式可表为：=
12、 (f+273)+(17)式中：为温度校正系数，主要是为了消除铁水温度与炉温的差异，出炉铁水在铁沟中的温度变化，测温仪表及装置的系统误差。 可由实际含硅量等参数以统计的方法近似求之。对于在无铁水测温装置的高炉 可根据实际高炉现场情况以统计公式近似拷计。本文在推算实例中，采用下式估算高炉炉温：T=l540+414 一042mw(C )+1664 +11v(18)式中：m为吨铁煤量，kg；w(cm)为煤粉含碳量，小数；v为料速，批h。wSi的温度依存性约0004(AwSi)( 】，即炉温每变化 1K引起的硅的质量分数变化约 0004，此值与日本某些高炉冶炼钢铁时的实测数据一致。以马钢第一炼铁总厂现
13、场数据为基准，计算的各操作因素发生单位变化引起的含硅量变化值见表5。22 推算实例所用原始参数为逐日现场数据，炉温 由(17)式估计，wSi用(15)式推算，推算结果与实际wSi之比较见表6。由表6可知，由(17)式估计值与实际结果基本一致，说明可以用(17)式推测实际炉温。224安徽工业大学学报(自然科学版)2010表6 含硅量推算结果与实际结量 夔注：AwSi wSig算一w【si宴3 结语用热力学方法导出高炉炉温推算解析式与硅含量解析式，推算结果与实际数据具有良好的对Jl立关系。所以，可由导出的高炉炉温推算式推算实际的炉温水平，及既定高炉的合适炉温基准值，也可由导出的硅量推算式推算(或预
14、测)现场铁水硅含量。据此得出各操作因素与炉温或硅含量影响关系定量值，供现场调控炉温或硅含量时参考。参考文献：1】魏寿昆活度在冶金物理化学中的应用北京：中国工业出版社，19642】罗世华，曾九孙基于多分辨分析的高炉铁水含硅量波动多重分形辨识J】物理学报，2009，58(1)：150-156【3】ManimaranP,PanigrahiPK，ParikhJCWaveletanalysisandscalingpropertiesoftimeseriesJPhysRevE，2005，72(4)：6120-6124 4LuoShi-hua，LiuXiang-guan，ZengJiu-SIIIdentifcationofmulti-fractalcharacteristicsofsiliconcontentinblastfurnacehotmetalJISIJInternational，2007，47(8)：1102-1107【5】李家新，糜克勤预测马钢4号高炉难行的模式识别【J华东冶金学院学报，1995，12(2)：219223