一种钢铁装包平衡的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种钢铁装包平衡的控制方法及装置。

背景技术

铁钢平衡，一方面是炼钢需要消耗的铁水量与炼铁生产的铁水量之间的稳定性，另一方面是指铁水产生的热量(一般以温度表示)与炼钢需求的热量之间发平衡。

铁水温度，是炼钢系统关键质量指标，是代表铁水能量的核心指标。铁水温度高，炼钢过程可以减少大量的能量消耗，铁水温度低，在炼钢系统需要进行补热，才能冶炼合格的钢水。铁水装包过程温度损失，是指高炉装包过程中，在主线与副线之间转换装铁水过程导致铁水温度损失梯度。

在现有技术中，高炉各炉次出铁量差异较大，而铁水包装填量基本固定，导致每炉次出铁结束时，副线铁水包内的铁水量不满足炼钢需求，需要等待下一炉次铁水补装，进而致使钢铁装包不平衡，铁水热量损失较大。

发明内容

本发明提供了一种钢铁装包平衡的控制方法及装置，以减少铁水热量损伤，实现钢铁装包平衡。

根据本发明的一方面，提供了一种钢铁装包平衡的控制方法，该方法包括：

计算高炉在本炉次的第一预计铁水总量；

根据所述第一预计铁水总量和铁水包装填容量计算本炉次剩余铁水量；

若所述剩余铁水量大于铁水剩余标准，则重新确定所述高炉的开铁口孔径并计算第二预计铁水总量；

根据重新确定的高炉开铁口孔径进行铁水包装填并计算实际铁水总量和铁水平均流速；

根据所述第二预计铁水总量、所述实际铁水总量和所述铁水平均流速确定下一炉次的开铁口时间，以使钢铁装包平衡。

可选地，所述计算高炉本炉次第一预计铁水总量的步骤包括：

获取第一出铁时间、高炉内残留铁水量和铁水生成速率；

根据所述第一出铁时间、所述高炉内残留铁水量、所述铁水生成速率和铁水总量计算公式计算所述第一预计铁水总量。

可选地，所述铁水总量计算公式为：

M＝ΔM+Mt×T；

其中，M为铁水总量；ΔM为所述高炉内残留铁水量；Mt为所述铁水生成速率；T为出铁时间。

可选地，重新确定所述高炉的开铁口孔径并计算第二预计铁水总量的步骤包括：

改变所述高炉开铁口孔径；

获取与所述高炉开铁口孔径对应的第一铁水流速；

根据所述第一铁水流速和出铁时间计算公式计算第二出铁时间；

根据所述第二出铁时间计算当前孔径下高炉铁水总量；

判断当前所述高炉铁水总量下的剩余铁水量是否大于铁水剩余标准；

若是，则再次改变所述高炉开铁口孔径；

若否，则将所述当前孔径下高炉铁水总量作为所述第二预计铁水总量。可选地，所述出铁时间计算公式为：

T＝(ΔM+Mt×T)/V；

其中，T为出铁时间；ΔM为所述高炉内残留铁水量；Mt为所述铁水生成速率；V为铁水流速。

可选地，根据重新确定的高炉开铁口孔径进行铁水包装填的步骤包括：

根据所述第一出铁时间和所述第一预计铁水总量计算预判流速；

对所述铁水包进行填装并计时；其中，所述铁水包容填装量包括：下限容量、标准容量和上限容量；

根据所述下限容量和下限容量填装时间计算当前铁水包流速；

根据所述当前铁水包流速和所述预判流速确定当前铁水包装填容量。

可选地，根据所述铁水包流速和所述预判流速确定铁水包装填容量的步骤包括：

判断所述当前铁水包流速是否大于所述预判流速；

若是，则装填第n铁水包；其中，n≥2；

若否，则继续装填当前铁水包至上限容量。

可选地，计算实际铁水总量和铁水平均流速的步骤包括：

根据第一铁水包到第n-1铁水包的铁水流速计算铁水平均流速；

判断所述铁水平均流速是否大于所述预判流速；

若是，则第n铁水包装填值下限容量；

若否，则第n铁水包装填至上限容量；

根据各个铁水包的装填容量计算实际铁水总量。

可选地，根据所述第二预计铁水总量、所述实际铁水总量和所述铁水平均流速确定下一炉次的开铁口时间的步骤包括：

计算所述第二预计铁水总量和所述实际铁水总量的铁水差值；

根据所述铁水平均流速和所述铁水差值计算铁水差值排出时间；

根据所述铁水差值排出时间确定下一炉次的开铁口时间。

根据本发明的另一方面，提供了一种钢铁装包平衡的控制装置，该装置包括：

计算模块，所述计算模块用于计算高炉在本炉次的第一预计铁水总量；根据所述第一预计铁水总量和铁水包装填容量计算本炉次剩余铁水量；以及，计算实际铁水总量和铁水平均流速；

判断模块，所述判断模块用于判断所述剩余铁水量是否大于铁水剩余标准；

时间确定模块，所述时间确定模块用于根据所述第二预计铁水总量、所述实际铁水总量和所述铁水平均流速确定下一炉次的开铁口时间。

本发明实施例对高炉生产时产出的铁水总量进行预估并作为第一铁水总量，并根据铁水包装填容量和第一铁水总量计算本炉次的剩余铁水量，在本炉次的剩余铁水量大于铁水剩余标准时改变高炉的开铁口孔径并重新预估本炉次高炉生产时产出的铁水总量并作为第二铁水总量。需要说明的是，在第二铁水总量下的剩余铁水量小于铁水剩余标准。在改变后的高炉开铁口孔径下对铁水包进行填装，并计算实际铁水总量和铁水平均流速。通过第二预计铁水总量、实际铁水总量和铁水平均流速确定下一炉次的开铁口时间，使钢铁装包平衡。本发明实施例通过对高炉生产铁水总量的预估，以及本炉次铁水剩余量的计算，有利于减少下一炉次中的剩余铁水量，进而降低出现铁水包在本炉次无法装满的概率，从而减少铁水热量损伤，实现钢铁装包平衡。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种钢铁装包平衡的控制方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的另一种钢铁装包平衡的控制方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的重新确定高炉的开铁口孔径并计算第二预计铁水总量的流程图；

图4是本发明实施例提供的一种铁水包装填的流程图；

图5是本发明实施例提供的另一铁水包装填的流程图；

图6是本发明实施例提供的计算实际铁水总量和铁水平均流速的流程图；

图7是本发明实施例提供的又一种钢铁装包平衡的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种钢铁装包平衡的控制方法。该方法可以应用于钢铁生产中，用于减少钢铁生产过程中每一炉次剩余的铁水。图1是本发明实施例提供的一种钢铁装包平衡的控制方法的流程图。参照图1，该方法包括：

S110、计算高炉在本炉次的第一预计铁水总量。

具体地，在钢铁生产过程中，需要在炼铁高炉中将含铁矿石冶炼为液态铁水，而后在将铁水转移炼钢高炉中进行钢铁冶炼。在冶炼过程中，铁水的生产量受到包括高炉温度、冶炼方式和时间在内的多种因素的影响，在实际生产过程中高炉产出的铁水量并不是固定的。因此，在进行钢铁装包平衡的操作之前，需要根据当前的生产环境对高炉产出的铁水进行预估计算。

S120、根据第一预计铁水总量和铁水包装填容量计算本炉次剩余铁水量。

具体地，在铁水由炼铁高炉转移至炼钢高炉的过程中，需要将炼铁高炉中生产的铁水填装至铁水包汇总，再由铁水包将铁水转移至炼钢高炉中。可以理解，在实际生产中，铁水包填装容量小于高炉的容量，通过第一预计铁水总量和铁水包填装容量即可计算出本炉次剩余铁水量。需要说明的是，炼铁高炉内的铁水不足以填装至铁水包填装容量的最小值时，则不再将炼铁高炉内的铁水填装至铁水包中，此时，留存在炼铁高炉中的铁水即为本炉次剩余铁水量。留存在炼铁高炉中的铁水不再进行转移，其作为高炉内残留铁水量的一部分参与下一炉次的铁水生产。

S130、若剩余铁水量大于铁水剩余标准，则重新确定高炉的开铁口孔径并计算第二预计铁水总量。

具体地，铁水在炼铁高炉转移至炼钢高炉的过程中，炼铁高炉不停止冶炼，此时炼铁高炉内依然进行铁水生产。可以理解，在进行铁水填装时，铁水流入铁水包的流速与高炉的开铁口孔径大小有关。在高炉的开铁口孔径大越大时，铁水流入铁水包的流速越大；在高炉的开铁口孔径大越小时，铁水流入铁水包的流速越小。在铁水流入铁水包的流速改变时，铁水包的填装时间也会发生改变。由于高炉在铁水填装过程中不停止冶炼，铁水包填装时间的改变，也就意味着高炉生产时间的改变，高炉所生产铁水量也会随之发生改变。因此，在高炉开铁口孔径发生变化时，需要重新对高炉产出的铁水进行预估计算。需要说明的是，在第二预计铁水总量下的剩余铁水量小于铁水剩余标准。

S140、根据重新确定的高炉开铁口孔径进行铁水包装填并计算实际铁水总量和铁水平均流速。

具体地，在对铁水包进行填装时，对铁水包的填装时间进行统计。根据铁水包的填装时间和铁水包填装容量即可计算出铁水包填装过程中的铁水流速。根据各个铁水包填装过程中的铁水流速即可计算出铁水平均流速。可以理解，实际铁水总量可以通过各个铁水包的填装容量计算得出。

S150、根据第二预计铁水总量、实际铁水总量和铁水平均流速确定下一炉次的开铁口时间，以使钢铁装包平衡。

具体地，由于本炉次的剩余铁水不再进行转移，而是作为高炉内残留铁水量的一部分参与下一炉次的生产。因此，在下一炉次的铁水总量计算中，需要考虑本炉次的剩余铁水，从而增加或减少下一炉次的铁水生产时间，减少下一炉次生产中的剩余铁水量，进而使钢铁装包平衡。

本发明实施例对高炉生产时产出的铁水总量进行预估并作为第一铁水总量，并根据铁水包装填容量和第一铁水总量计算本炉次的剩余铁水量，在本炉次的剩余铁水量大于铁水剩余标准时改变高炉的开铁口孔径并重新预估本炉次高炉生产时产出的铁水总量并作为第二铁水总量。需要说明的是，在第二铁水总量下的剩余铁水量小于铁水剩余标准。在改变后的高炉开铁口孔径下对铁水包进行填装，并计算实际铁水总量和铁水平均流速。通过第二预计铁水总量、实际铁水总量和铁水平均流速确定下一炉次的开铁口时间，使钢铁装包平衡。本发明实施例通过对高炉生产铁水总量的预估，以及本炉次铁水剩余量的计算，有利于减少下一炉次中的剩余铁水量，进而降低出现铁水包在本炉次无法装满的概率，从而减少铁水热量损伤，实现钢铁装包平衡。

图2是本发明实施例提供的另一种钢铁装包平衡的控制方法的流程图。在上述实施例的基础上，可选地，参照图2，计算高炉本炉次第一预计铁水总量的步骤包括：

S111、获取第一出铁时间、高炉内残留铁水量和铁水生成速率。

具体地，高炉生产时产出的铁水总量与出铁时间、高炉内残留铁水量和铁水生成速率有关。其中，高炉内残留铁水量包括上一炉次堵口到本炉次开口期间高炉内冶炼生产的铁水量和上一炉次内的欠铁量。需要说明的是，欠铁量可以为正值，也可以负值；在欠铁量为正值时，说明上一炉次内存在剩余铁水；在欠铁量为负值时，说明上一炉次的实际产量低于预期值。

S112、根据第一出铁时间、高炉内残留铁水量、铁水生成速率和铁水总量计算公式计算第一预计铁水总量。

具体地，铁水总量计算公式为：

M＝ΔM+Mt×T；

其中，M为铁水总量；ΔM为高炉内残留铁水量；Mt为铁水生成速率；T为出铁时间。

图3是本发明实施例提供的重新确定高炉的开铁口孔径并计算第二预计铁水总量的流程图。在上述各实施例的基础上，可选地，参照图3，重新确定高炉的开铁口孔径并计算第二预计铁水总量的步骤包括：

S131、改变高炉开铁口孔径。

具体地，铁水流入铁水包的流速与高炉的开铁口孔径大小有关。在高炉的开铁口孔径大越大时，铁水流入铁水包的流速越大；在高炉的开铁口孔径大越小时，铁水流入铁水包的流速越小。

S132、获取与高炉开铁口孔径对应的第一铁水流速。

具体地，不同的高炉开铁口孔径对应有不同的铁水流速。获取不同孔径下铁水流速的方式具有多样性，本实施例仅示例性地对获取方式进行说明，其并不作为限定。示例性地，通过铁水包装填容量和装填时间对不同孔径下铁水的流速进行计算，并根据不同孔径下铁水的流速确定孔径大小与流速的关系，根据该孔径大小与流速的关系推算出与孔径大小对应的铁水流速。

S133、根据第一铁水流速和出铁时间计算公式计算第二出铁时间。

具体地，出铁时间计算公式为：

T＝(ΔM+Mt×T)/V；

其中，T为出铁时间；ΔM为高炉内残留铁水量；Mt为铁水生成速率；V为铁水流速。

S134、根据第二出铁时间计算当前孔径下高炉铁水总量。

具体地，由于高炉生产时产出的铁水量与出铁时间、高炉内残留铁水量、铁水生成速率相关。因此，在高炉出铁时间发生改变，高炉产出的铁水总量也会随之变化。

S135、判断当前高炉铁水总量下的剩余铁水量是否大于铁水剩余标准；若是，则执行S136；若否，则执行S137。

具体地，铁水剩余标准表征了剩余铁水对于下一炉次生产影响的最大限值。铁水剩余标准可以根据实际生产时高炉的容量以及需求进行自行设定，本实施例对此不做限制。

S136、再次改变高炉开铁口孔径。

示例性地，以铁水剩余标准为30吨、铁水生成速率为6吨/分钟以及欠铁量为60吨为例。在高炉开铁口孔径由50毫米改为52毫米时，与52毫米孔径对应的铁水流速为7.2吨/分钟。

根据公式T＝(ΔM+Mt×T)/V得到：T＝(120+6*T)/7.2，计算得到该炉次预判的出铁时长为100分钟，再计算铁水总量＝120+6*100＝720吨，每包装满铁水110吨，可以装满6包剩余60吨；每包装满铁水109吨，可以装满6包剩余66吨；每包装满铁水108吨，可以装满6包剩余72吨；每包装满铁水111吨，可以装满6包剩余54吨；每包装满铁水112吨，可以装满6包剩余48吨。增大钻头直径从50mm增加至55mm，铁水流量增大到7.5吨/分钟，根据公式T＝(ΔM+Mt×T)/V得到：T＝(120+6*T)/7.5，计算得到该炉次预判的出铁时长为80分钟，再计算铁水总量＝120+6*80＝600吨，每包装满铁水110吨，可以装5包剩余50吨；每包装满铁水109吨，可以装5包剩余55吨；每包装满铁水108吨，可以装5包剩余60吨；每包装满铁水111吨，可以装5包剩余45吨；每包装满铁水112吨，可以装5包剩余40吨。此时，铁水剩余量大于铁水剩余标准，则需要再次改变高炉开铁口孔径。

S137、将当前孔径下高炉铁水总量作为第二预计铁水总量。

示例性地，以铁水剩余标准为30吨、铁水生成速率为6吨/分钟以及欠铁量为60吨为例。在高炉开铁口孔径由50毫米改为48毫米时，与48毫米孔径对应的铁水流速为6.8吨/分钟。

根据公式T＝(ΔM+Mt×T)/V得到：T＝(120+6×T)/6.8，计算得到该炉次预判出铁时长为150分钟，计算铁水总量＝120+6×150＝1020吨。每包装满铁水110吨，可以装满9包余30吨；每包装满铁水109吨，可以装满9包余39吨；每包装满铁水108吨，可以装满9包余48吨；每包装满铁水111吨，可以装满9包余21吨；每包装满铁水112吨，可以装满9包余12吨。此时，铁水剩余量小于铁水剩余标准。

图4是本发明实施例提供的一种铁水包装填的流程图。在上述各实施例的基础上，可选地，参照图4，根据重新确定的高炉开铁口孔径进行铁水包装填的步骤包括：

S141、根据第一出铁时间和第一预计铁水总量计算预判流速。

具体地，第一预计铁水总量与第一出铁时间和预判流速有关。因此，根据第一出铁时间和第一预计铁水总量即可计算得到预判流速。

S142、对铁水包进行填装并计时；其中，铁水包容填装量包括：下限容量、标准容量和上限容量。

具体地，将炼铁高炉中冶炼的铁水倾倒至铁水包中，在铁水包中的铁水达到铁水包的下限容量时停止倾倒。示例性地，铁水包的标准容量为110吨；下限容量为108吨；上限容量为112吨。

S143、根据下限容量和下限容量填装时间计算当前铁水包流速。

S144、根据当前铁水包流速和预判流速确定当前铁水包装填容量。

具体地，根据当前铁水包流速相对于预判流速的大小确定当前铁水包的装填容量。示例性地，在当前铁水包流速大于预判流速时，则将铁水填装至铁水包的下限容量；在当前铁水包流速小于预判流速时，则将铁水填装至铁水包的上限容量；在当前铁水包流速等于预判流速时，则将铁水填装至铁水包的标准容量。

图5是本发明实施例提供的另一铁水包装填的流程图。在上述各实施例的基础上，可选地，参照图5，根据铁水包流速和预判流速确定铁水包装填容量的步骤包括：

S1441、判断当前铁水包流速是否大于预判流速；若是，则执行S1442；若否，则执行S1443。

具体地，在当前铁水包流速大于预判流速时，则将铁水填装至铁水包的下限容量；在当前铁水包流速小于预判流速时，则将铁水填装至铁水包的上限容量。

S1442、装填第n铁水包；其中，n≥2。

S1443、继续装填当前铁水包至上限容量。

图6是本发明实施例提供的计算实际铁水总量和铁水平均流速的流程图。在上述各实施例的基础上，可选地，参照图6，计算实际铁水总量和铁水平均流速的步骤包括：

S145、根据第一铁水包到第n-1铁水包的铁水流速计算铁水平均流速。

具体地，累加填装各个铁水包时铁水的流速，并根据累加后的结果除以铁水包个数即可得到铁水平均流速。

S146、判断铁水平均流速是否大于预判流速；若是，则执行S147；若否，则执行S148。

具体地，在铁水平均流速大于预判流速时，将第n铁水包填装至下限容量；在铁水平均流速小于预判流速时，将第n铁水包填装至上限容量。

S147、第n铁水包装填值下限容量。

S148、第n铁水包装填至上限容量。

S149、根据各个铁水包的装填容量计算实际铁水总量。

具体地，累加各个铁水包的填装容量即可得到实际铁水总量。

图7是本发明实施例提供的又一种钢铁装包平衡的控制方法的流程图。在上述各实施例的基础上，可选地，参照图7，根据第二预计铁水总量、实际铁水总量和铁水平均流速确定下一炉次的开铁口时间的步骤包括：

S151、计算第二预计铁水总量和实际铁水总量的铁水差值。

具体地，在实际生产时，由于剩余铁水不再进行转移，因此，实际铁水总量和第二预计铁水总量间存在差值。

S152、根据铁水平均流速和铁水差值计算铁水差值排出时间。

具体地，铁水差值排出时间是指在铁水平均流速下剩余铁水完全排除所需的时间。

S153、根据铁水差值排出时间确定下一炉次的开铁口时间。

具体地，开铁口时间是指高炉进行铁水转移的开始时间，其是指具体的某一时刻。在实际生产中，可以根据铁水差值排出时间和生产计划对下一炉次的开铁口时间进行调整。

本发明实施例还提供了一种钢铁装包平衡的控制装置，该装置包括：计算模块、判断模块和时间确定模块。

计算模块用于计算高炉在本炉次的第一预计铁水总量；根据第一预计铁水总量和铁水包装填容量计算本炉次剩余铁水量；以及，计算实际铁水总量和铁水平均流速。判断模块用于判断剩余铁水量是否大于铁水剩余标准。时间确定模块用于根据第二预计铁水总量、实际铁水总量和铁水平均流速确定下一炉次的开铁口时间。

需要说明的是，本发明实施例提供的钢铁装包平衡的控制装置具有以上任意实施例提供的钢铁装包平衡的控制方法的有益效果，在此不再赘述。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。