永通鑄管燒結低成本配礦體系構建

胡明意　張　磊　李馨茜 　董尉民

(1.安鋼集團永通球墨鑄鐵管有限責任公司；　2.安陽鋼鐵股份有限公司技術中心)

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永通鑄管燒結低成本配礦體系構建

胡明意1張磊2李馨茜2董尉民2

(1.安鋼集團永通球墨鑄鐵管有限責任公司；2.安陽鋼鐵股份有限公司技術中心)

分析了安鋼集團永通鑄管公司燒結配礦存在問題，深入開展配礦研究，規范燒結低成本配礦方案制定；開發應用燒結低成本配礦測算系統，采用配礦數學模型優化配料計算，并為鐵礦粉采購提供科學高效的化學成分評價信息；完善燒結自動配料控制系統，精益配料作業。燒結低成本配礦體系構建效益顯著。

燒結低成本配礦體系構建

0　前言

燒結配礦是一項復雜的系統性工作,優化燒結配礦是整個鋼鐵工業增產、降耗、降成本的關健環節之一。燒結配礦一般根據煉鐵生產對燒結礦成分等指標要求，對鐵礦粉等生產原料進行配料計算，改變燒結原料結構及配比選出一系列的燒結配礦備選方案，并對各配礦方案進行生產檢驗或試驗驗證，從中選出經濟合理、技術可行的最優燒結配礦方案，確定工藝參數。但是，當燒結使用的含鐵原料達十幾種以上、其單位價格各不相同時，要選出既能滿足產質量要求又能使配礦成本費用較低的配礦方案，僅憑配礦經驗和簡單配料計算不能做到。在鋼鐵全行業微利甚至虧損的當下，企業無論出于生產經營管理精打細算需要考慮燒結生產低成本，還是出于鐵礦粉資源供應出現緊張時必須面對含鐵原料多樣化，理應從燒結生產成本費用構成入手，深入開展配礦研究，構建燒結低成本配礦體系，提高企業生產經營管理科學化水平。

1　燒結配礦存在問題及分析

1.1缺乏精準高效的燒結配礦計算與生產成本預測手段

永通鑄管公司采用人工配料計算確定燒結原料配比，配料計算精確度較低，變料方案制定主要依靠積累的配料經驗，燒結礦化學成分分析結果滯后配料作業兩個小時以上，燒結配比修正嚴重滯后。又因無固定的鐵礦粉原料供應，用料復雜，生產過程中燒結配比變動頻繁，而成本費用核算結果由財務部門一周后提供，缺乏精準高效的生產成本預測手段。特別是近兩年鐵礦粉進廠批量小、品種雜、化學成分變化大，燒結配礦計算與生產成本測算難度提高，頻繁變料造成燒結礦產質量大幅波動，影響到高爐煉鐵生產的穩定。迫切需要優化燒結配礦，隨時掌控生產成本費用，滿足燒結低成本生產需要。

1.2缺乏科學高效的鐵礦粉采購化學成分分析評價辦法

近年來國內經濟放緩，鋼鐵行業產能嚴重過剩，公司經營困難，進廠鐵礦粉等原料保持低庫存，便宜的含鐵原料使用量增加，采購鐵礦粉缺乏科學高效的化學成分分析評價辦法。表現在，采購部門先將鐵礦粉化學成分、報價等信息提供給生產技術部門，以測算的單種礦煉鐵效果效益作為分析評價依據，判定是否入選采購對象等，隨后將評價結果反饋給采購部門。這種方式測算誤差大且時間長，不利于鐵礦粉采購成本費用降低。

分析認為：涉及燒結配礦測算問題可歸結為數學線性規劃求解問題，線性規劃求解涉及復雜的數學矩陣運算?；跓Y生產過程中原料投入與產出的物料總質量平衡，我們可以運用數學線性規劃求解原理建立燒結配礦計算與生產成本費用控制數學模型，用以預測算燒結礦化學成分與成本費用；還可將燒結配礦數學模型應用于燒結生產自動配料控制系統，在提高配料作業精度同時，實現燒結生產成本費用科學管控，進而實現燒結低成本配礦體系構建。

2　燒結低成本配礦體系構建

針對燒結生產缺乏精準高效的配礦計算與生產成本預測手段、鐵礦粉物資采購缺乏科學高效的化學成分分析評價辦法等不利局面，公司燒結技術人員深入開展燒結配礦研究實踐，逐步完成了燒結低成本配礦體系科學構建:規范燒結低成本配礦方案制定；開發應用燒結低成本配礦測算系統，利用配礦數學模型優化礦成本計算，為鐵礦粉采購提供科學高效的化學成分評價信息；完善燒結自動配料控制系統，精益配料作業；燒結低成本配礦方案驗證與體系數據庫建立等。

2.1規范燒結低成本配礦方案制定

燒結配礦涉及高爐冶煉等方方面面問題，是一項復雜的系統性工作。制定燒結配礦方案除了要滿足高爐煉鐵要求：達到高爐需要的燒結礦化學成分、物理性質和冶金性能指標；還應滿足鐵礦粉等可供資源量能達到燒結配礦需要；另外在滿足前兩項要求前提下燒結礦生產成本相對較低?？傊?，制定的燒結配礦方案要滿足燒結礦產質量達標、生產成本費用較低、方案便于執行。

永通鑄管公司燒結配礦一般根據煉鐵生產對燒結礦成分等指標要求，對鐵礦粉等燒結原料進行配料計算，配比選定后進行燒結生產驗證、修正；配礦大幅度調整時還要外委做燒結杯實驗及燒結礦冶金性能檢測，優選配比及工藝參數，以確保燒結生產高效穩定。我們規范燒結低成本配礦方案制定，步驟如下：

1)燒結原料的理化性能檢驗；

2)選擇燒結低成本配礦備選方案；

3)對方案進行燒結生產驗證及指標考察，指標包括燒結利用系數、轉鼓強度、固體燃耗、粒度組成等；

4)配礦大幅度調整時外委做燒結杯實驗及燒結礦冶金性能檢測，指標包括還原度、低溫還原粉化指數、 軟化溫度及區間等，優選配比及工藝參數；

5)燒結配礦方案綜合分析與生產成本費用評價；

6)選定燒結低成本最佳配礦方案。

2.2開發應用燒結低成本配礦測算系統

按照以上步驟制定執行燒結低成本配礦方案過程中會遇到新問題，當燒結生產使用的含鐵原料達十幾種以上、其單位價格各不相同時，要優選出既能滿足產質量要求又能使生產成本費用較低的配礦方案，僅憑配礦經驗和簡單配料計算不易做到。我們開發應用燒結低成本配礦測算系統來實現這項問題解決，其系統程序界面如圖1所示。

圖1燒結低成本配礦測算系統程序界面

2.2.1燒結低成本配礦測算系統開發目的

開發應用燒結低成本配礦測算系統實現配礦計算優化為低成本燒結生產提供便利，以利實現良好的燒結技術經濟指標。

1)實現精準高效的燒結配礦計算與生產成本預測。變以往較為粗放的燒結人工配料計算升級為配礦數學模型計算，依照測算的成品燒結礦化學成分結合生產成本確定最佳配比，優化燒結配礦結構，實現燒結生產低成本。

2)提高鐵礦粉采購評價時效性與決策科學化水平。燒結用鐵礦粉采購化學成分科學評價便捷實用，利于優選性價比高的鐵礦粉，采購部門最大限度降低采購成本。

2.2.2燒結低成本配礦測算系統理論依據

燒結低成本配礦測算系統建立基于燒結生產所用原料投入與產出總質量平衡、線性規劃原理的燒結配礦數學模型。燒結生產過程中原料投入與產出總質量平衡建立在物質不滅定律的基礎上，即投入燒結生產過程中的原料總質量必須等于該過程中產出的各種產物的總質量；利用線性規劃原理開發的數學運算模型為解決復雜數學計算問題提供便利，建立科學高效的燒結配礦數學模型可以解決復雜的燒結礦化學成分及生產成本測算難題。我們開發燒結低成本配礦測算系統，建立生產一噸燒結礦需要的鐵礦粉等原料用量、化學成分、進廠價與生產加工費用等對應量關系的燒結配礦數學模型，相關數據輸入后自動計算出燒結礦化學成分與生產成本費用測算結果，便于綜合分析優選低成本配礦方案。

2.2.3燒結低成本配礦測算系統應用功能設置

設置的應用功能包括燒結原料化學成分統計計算、燒結礦成分測算、原料費用測算、加工費用測算、生產成本測算、配料操作參數設置管理等，便于鐵礦粉采購化學成分科學分析與評價，體現如下：

1)便于尋求燒結低成本配礦方案。燒結低成本配礦測算系利用燒結配礦數學模型進行配料計算，用以實現燒結生產精準高效的配料計算和生產成本測算，按預測的成品燒結礦化學成分結合生產成本確定配料比例。由于選出的成本最低燒結配礦方案是放開所有資源量等約束條件得到的燒結配礦方案，是在目標條件下的理論最優方案，但因鐵礦粉資源可供量、燒結性能指標等因素的限制，不一定是最佳方案。故還要綜合考慮其它因素(如燒結性能等)，從中優選出成本較低的配礦方案執行。

2)指導燒結用鐵礦粉采購。將擬采購的某種鐵礦粉化學成分及報價等參數輸入，依據測算所得結果檢驗燒結礦成分等是否符合煉鐵入爐要求、燒結礦生產成本是否合適，并將鐵礦粉按性價比高低進行排序，作為鐵礦粉物資采購決策依據。由于鐵礦粉資源供應條件是不斷變化的，燒結配礦方案需隨鐵礦粉資源供應條件變化及時再修正，反之在滿足燒結礦化學成分等指標要求情況下，鐵礦粉供應部門具體要采購哪些礦種，采購量多少，也需要按照不斷優化的燒結配礦方案適時調整。

2.3完善燒結自動配料控制系統

將燒結配礦數學模型應用于燒結自動配料控制系統，其配料操作監控管理子系統應用二級控制系統網絡、數據網絡通訊、參數采集處理裝置、燒結礦成分與生產成本預算控制模型、配比設定程序及控制計算模型等，由標準雙環以太網、人機接口/編程器、PC服務器、PLC中央處理器，遠程輸入-輸出工作站等計算機軟件-硬件系統及工業自動化控制裝置組成。利用配料操作監控管理子系統完成人機界面配料監控、燒結原料化學成分傳輸與數據管理、燒結礦成分與生產成本測算、原料配比選定及執行等，控制燒結一次預配料裝置、燒結二次配料裝置的配料作業過程。當燒結礦堿度大幅波動需要調整熔劑配比時，系統能夠快速實現配料比例合理修正。依據燒結原料化學成分、水份、干基進廠價、燒結礦成分目標參數、成本費用目標參數、原料日消耗總量目標等，在線快速精確測算燒結礦的化學成分與生產成本費用，便于優選燒結配料比例、料批量等。

2.4燒結低成本配礦方案驗證與體系數據庫建立

事實上，燒結低成本配礦測算系統完全可以滿足燒結成分目標要求及設定資源條件下燒結配礦計算。但問題在于，燒結性能是否能滿足燒結產質量指標要求不能用配礦數學模型來測定，所以必須對燒結低成本配礦方案進行燒結生產實踐驗證或燒結杯試驗驗證。為了保持燒結生產長期高效穩定，我們建立體系數據庫，不斷進行低成本燒結配礦方案貯備。

1)科學驗證低成本配礦方案。要驗證燒結低成本配礦測算系統選出的低成本配礦方案的燒結性能能否達標，一般要對配礦方案進行燒結生產實踐驗證或燒結杯試驗驗證。通過試驗獲取該配礦方案燒結礦產量、質量指標，并與要求指標比較。如達標，則燒結配礦方案合適，否則需要對燒結配礦方案進行調優。鐵礦粉燒結性能的差異直接影響到燒結礦的物理性質和冶金性能，通過燒結杯試驗可以較好的模擬燒結生產，并進行燒結工藝參數摸索和原料配比等方面的研究。鐵礦粉燒結過程是極其復雜的，不同的礦種具有不同的燒結性能；不同配礦方案即使配礦計算所得燒結礦成分完全相同，其混合料燒結性能也通常不同。由于燒結試驗指標有很多，如利用系數、轉鼓指數、篩分指數、成品率等，一個配礦方案不可能每項指標都好。在對多個備選配礦方案進行比較時，往往采取對各個指標賦予一定權重的方法來進行綜合比較，最終優選出最佳燒結配礦方案用于燒結生產。

2)建立體系數據庫搞好配礦方案貯備。通過對配礦方案進行燒結生產實踐驗證或燒結杯試驗驗證，可以獲取配礦方案及燒結礦冶金性能好壞等方面的經驗教訓，但其試驗投入多、工作量大。我們對公司所用鐵礦粉燒結特性深入研究，進行粒級、軟熔性、還原性、同化性、液相流動性分析，對今后可能要用到的燒結配礦方案進行燒結杯實驗，總結出經濟合理、技術可行的配礦方案作為備用方案貯備，建立體系數據庫，完善燒結低成本配礦體系構建，確保燒結生產長期穩定高效。

3　燒結低成本配礦體系構建效果

3.1實現燒結配礦結構合理優化

1) 燒結配礦實現科學化、規范化。永通鑄管公司變以往較為粗放的人工配料計算升級為配礦數學模型計算，依據測算燒結礦化學成分結合生產成本選出配礦方案，通過燒結生產實踐驗證或燒結杯試驗驗證、調優燒結配礦結構。實現燒結配礦方案合理優化，以控制燒結生產過程液相產生，避免燒結過熔及質量差的粘結相生成，生產以優質鐵酸鈣為主要粘結相的高堿度非均質燒結礦，降低了燒結生產固體燃耗，實現鐵礦粉等資源配置合理。

2)采購鐵礦粉化學成分評價科學、高效。依據燒結低成本配礦測算系統測算所得鐵礦粉配加后燒結礦化學成分、生產成本測算結果，分析判斷是否符合燒結生產及煉鐵入爐要求；將鐵礦粉按性價比高低進行排序供鐵礦粉采購參考，綜合分析評價鐵礦粉采購價并判定是否入選采購對象等。鐵礦粉采購化學成分評價便捷實用、決策科學。

3.2實現低成本高效燒結生產

永通鑄管公司積極開展燒結低成本配礦研究實踐，成功完成燒結低成本配礦體系構建。實際情況表明：在工況條件不變的情況下，燒結生產穩定性提高，經濟技術指標明顯改善，有效降低鐵礦粉采購成本費用。

1)燒結機增產增效。2015年永通鑄管公司燒結機生產燒結礦140萬噸，同比增產5萬噸，燒結礦堿度合格率由85.7%提高到95.6%，燒結工序固體燃耗由56.5kg標煤/t降低到54.6kg標煤/t，燒結礦綜合返礦率由22.7%降低到19.6%，產質量指標大幅提高。

2)鐵礦粉采購成本費用有效降低。永通鑄管公司鐵礦粉采購使用燒結低成本配礦測算系統，鐵礦粉化學成分評價科學高效，決策能力大大提高，有效降低鐵礦粉采購成本費用5.5元/噸礦，并實現鐵礦資源配置合理。2015年鐵礦粉采購成本費用同比降低140×5.5=770萬元，取得顯著社會經濟效益。

4　結語

安鋼集團永通鑄管公司開展燒結配礦優化研究與實踐，成功完成燒結低成本配礦體系構建，開發應用燒結低成本配礦測算系統，規范燒結低成本配礦方案制定等措施。將以往較為粗放的燒結人工配料計算升級為配礦數學模型計算，按照測算的燒結礦化學成分與生產成本確定配料比例；鐵礦粉采購化學成分評價科學、高效，采購成本費用大幅降低，資源配置合理；燒結配礦結構進一步優化，節能顯著，實現低成本高效燒結生產，社會經濟效益良好。燒結低成本配礦體系構建經驗措施可為鐵礦粉燒結生產企業借鑒。

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CONSTRUCTION OF LOW COST ORE BLENDING SYSTEM IN YONGTONG PIPE

Hu Mingyi1Zhang Lei2Li Xinqian2Dong Weimin2

(1.Yongtong Ductile Iron Pipe Limited Liability Company f Angang Group; 2.Technology center of Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd)

Problems of sintering ore proportioning in Yongtong Pipe of Anyang Steel are analyzed, research of ore matching is carried out, establishment of low cost sintering ore blending scheme is regulated. Low cost sintering measuring system is developed and applied, mathematical model is adopted to optimize the calculation of proportioning，and to provide scientific and efficient evaluation information for the purchase of iron ore powder. Sintering automatic batching control system is improved to perfect the batching operation. Low cost sintering ore proportioning system has significant benefits.

sinteringlow costore proportioningsystem construction

2016—3—28

聯系人：胡明意，工程師，河南.安陽(455133)，安鋼集團永通球墨鑄鐵管有限責任公司技術質量部；