永通铸管烧结低成本配矿体系构建

胡明意　张　磊　李馨茜 　董尉民

(1.安钢集团永通球墨铸铁管有限责任公司；　2.安阳钢铁股份有限公司技术中心)



永通铸管烧结低成本配矿体系构建

胡明意1张磊2李馨茜2董尉民2

(1.安钢集团永通球墨铸铁管有限责任公司；2.安阳钢铁股份有限公司技术中心)

分析了安钢集团永通铸管公司烧结配矿存在问题，深入开展配矿研究，规范烧结低成本配矿方案制定；开发应用烧结低成本配矿测算系统，采用配矿数学模型优化配料计算，并为铁矿粉采购提供科学高效的化学成分评价信息；完善烧结自动配料控制系统，精益配料作业。烧结低成本配矿体系构建效益显著。

烧结低成本配矿体系构建

0　前言

烧结配矿是一项复杂的系统性工作,优化烧结配矿是整个钢铁工业增产、降耗、降成本的关健环节之一。烧结配矿一般根据炼铁生产对烧结矿成分等指标要求，对铁矿粉等生产原料进行配料计算，改变烧结原料结构及配比选出一系列的烧结配矿备选方案，并对各配矿方案进行生产检验或试验验证，从中选出经济合理、技术可行的最优烧结配矿方案，确定工艺参数。但是，当烧结使用的含铁原料达十几种以上、其单位价格各不相同时，要选出既能满足产质量要求又能使配矿成本费用较低的配矿方案，仅凭配矿经验和简单配料计算不能做到。在钢铁全行业微利甚至亏损的当下，企业无论出于生产经营管理精打细算需要考虑烧结生产低成本，还是出于铁矿粉资源供应出现紧张时必须面对含铁原料多样化，理应从烧结生产成本费用构成入手，深入开展配矿研究，构建烧结低成本配矿体系，提高企业生产经营管理科学化水平。

1　烧结配矿存在问题及分析

1.1缺乏精准高效的烧结配矿计算与生产成本预测手段

永通铸管公司采用人工配料计算确定烧结原料配比，配料计算精确度较低，变料方案制定主要依靠积累的配料经验，烧结矿化学成分分析结果滞后配料作业两个小时以上，烧结配比修正严重滞后。又因无固定的铁矿粉原料供应，用料复杂，生产过程中烧结配比变动频繁，而成本费用核算结果由财务部门一周后提供，缺乏精准高效的生产成本预测手段。特别是近两年铁矿粉进厂批量小、品种杂、化学成分变化大，烧结配矿计算与生产成本测算难度提高，频繁变料造成烧结矿产质量大幅波动，影响到高炉炼铁生产的稳定。迫切需要优化烧结配矿，随时掌控生产成本费用，满足烧结低成本生产需要。

1.2缺乏科学高效的铁矿粉采购化学成分分析评价办法

近年来国内经济放缓，钢铁行业产能严重过剩，公司经营困难，进厂铁矿粉等原料保持低库存，便宜的含铁原料使用量增加，采购铁矿粉缺乏科学高效的化学成分分析评价办法。表现在，采购部门先将铁矿粉化学成分、报价等信息提供给生产技术部门，以测算的单种矿炼铁效果效益作为分析评价依据，判定是否入选采购对象等，随后将评价结果反馈给采购部门。这种方式测算误差大且时间长，不利于铁矿粉采购成本费用降低。

分析认为：涉及烧结配矿测算问题可归结为数学线性规划求解问题，线性规划求解涉及复杂的数学矩阵运算。基于烧结生产过程中原料投入与产出的物料总质量平衡，我们可以运用数学线性规划求解原理建立烧结配矿计算与生产成本费用控制数学模型，用以预测算烧结矿化学成分与成本费用；还可将烧结配矿数学模型应用于烧结生产自动配料控制系统，在提高配料作业精度同时，实现烧结生产成本费用科学管控，进而实现烧结低成本配矿体系构建。

2　烧结低成本配矿体系构建

针对烧结生产缺乏精准高效的配矿计算与生产成本预测手段、铁矿粉物资采购缺乏科学高效的化学成分分析评价办法等不利局面，公司烧结技术人员深入开展烧结配矿研究实践，逐步完成了烧结低成本配矿体系科学构建:规范烧结低成本配矿方案制定；开发应用烧结低成本配矿测算系统，利用配矿数学模型优化矿成本计算，为铁矿粉采购提供科学高效的化学成分评价信息；完善烧结自动配料控制系统，精益配料作业；烧结低成本配矿方案验证与体系数据库建立等。

2.1规范烧结低成本配矿方案制定

烧结配矿涉及高炉冶炼等方方面面问题，是一项复杂的系统性工作。制定烧结配矿方案除了要满足高炉炼铁要求：达到高炉需要的烧结矿化学成分、物理性质和冶金性能指标；还应满足铁矿粉等可供资源量能达到烧结配矿需要；另外在满足前两项要求前提下烧结矿生产成本相对较低。总之，制定的烧结配矿方案要满足烧结矿产质量达标、生产成本费用较低、方案便于执行。

永通铸管公司烧结配矿一般根据炼铁生产对烧结矿成分等指标要求，对铁矿粉等烧结原料进行配料计算，配比选定后进行烧结生产验证、修正；配矿大幅度调整时还要外委做烧结杯实验及烧结矿冶金性能检测，优选配比及工艺参数，以确保烧结生产高效稳定。我们规范烧结低成本配矿方案制定，步骤如下：

1)烧结原料的理化性能检验；

2)选择烧结低成本配矿备选方案；

3)对方案进行烧结生产验证及指标考察，指标包括烧结利用系数、转鼓强度、固体燃耗、粒度组成等；

4)配矿大幅度调整时外委做烧结杯实验及烧结矿冶金性能检测，指标包括还原度、低温还原粉化指数、 软化温度及区间等，优选配比及工艺参数；

5)烧结配矿方案综合分析与生产成本费用评价；

6)选定烧结低成本最佳配矿方案。

2.2开发应用烧结低成本配矿测算系统

按照以上步骤制定执行烧结低成本配矿方案过程中会遇到新问题，当烧结生产使用的含铁原料达十几种以上、其单位价格各不相同时，要优选出既能满足产质量要求又能使生产成本费用较低的配矿方案，仅凭配矿经验和简单配料计算不易做到。我们开发应用烧结低成本配矿测算系统来实现这项问题解决，其系统程序界面如图1所示。

图1烧结低成本配矿测算系统程序界面

2.2.1烧结低成本配矿测算系统开发目的

开发应用烧结低成本配矿测算系统实现配矿计算优化为低成本烧结生产提供便利，以利实现良好的烧结技术经济指标。

1)实现精准高效的烧结配矿计算与生产成本预测。变以往较为粗放的烧结人工配料计算升级为配矿数学模型计算，依照测算的成品烧结矿化学成分结合生产成本确定最佳配比，优化烧结配矿结构，实现烧结生产低成本。

2)提高铁矿粉采购评价时效性与决策科学化水平。烧结用铁矿粉采购化学成分科学评价便捷实用，利于优选性价比高的铁矿粉，采购部门最大限度降低采购成本。

2.2.2烧结低成本配矿测算系统理论依据

烧结低成本配矿测算系统建立基于烧结生产所用原料投入与产出总质量平衡、线性规划原理的烧结配矿数学模型。烧结生产过程中原料投入与产出总质量平衡建立在物质不灭定律的基础上，即投入烧结生产过程中的原料总质量必须等于该过程中产出的各种产物的总质量；利用线性规划原理开发的数学运算模型为解决复杂数学计算问题提供便利，建立科学高效的烧结配矿数学模型可以解决复杂的烧结矿化学成分及生产成本测算难题。我们开发烧结低成本配矿测算系统，建立生产一吨烧结矿需要的铁矿粉等原料用量、化学成分、进厂价与生产加工费用等对应量关系的烧结配矿数学模型，相关数据输入后自动计算出烧结矿化学成分与生产成本费用测算结果，便于综合分析优选低成本配矿方案。

2.2.3烧结低成本配矿测算系统应用功能设置

设置的应用功能包括烧结原料化学成分统计计算、烧结矿成分测算、原料费用测算、加工费用测算、生产成本测算、配料操作参数设置管理等，便于铁矿粉采购化学成分科学分析与评价，体现如下：

1)便于寻求烧结低成本配矿方案。烧结低成本配矿测算系利用烧结配矿数学模型进行配料计算，用以实现烧结生产精准高效的配料计算和生产成本测算，按预测的成品烧结矿化学成分结合生产成本确定配料比例。由于选出的成本最低烧结配矿方案是放开所有资源量等约束条件得到的烧结配矿方案，是在目标条件下的理论最优方案，但因铁矿粉资源可供量、烧结性能指标等因素的限制，不一定是最佳方案。故还要综合考虑其它因素(如烧结性能等)，从中优选出成本较低的配矿方案执行。

2)指导烧结用铁矿粉采购。将拟采购的某种铁矿粉化学成分及报价等参数输入，依据测算所得结果检验烧结矿成分等是否符合炼铁入炉要求、烧结矿生产成本是否合适，并将铁矿粉按性价比高低进行排序，作为铁矿粉物资采购决策依据。由于铁矿粉资源供应条件是不断变化的，烧结配矿方案需随铁矿粉资源供应条件变化及时再修正，反之在满足烧结矿化学成分等指标要求情况下，铁矿粉供应部门具体要采购哪些矿种，采购量多少，也需要按照不断优化的烧结配矿方案适时调整。

2.3完善烧结自动配料控制系统

将烧结配矿数学模型应用于烧结自动配料控制系统，其配料操作监控管理子系统应用二级控制系统网络、数据网络通讯、参数采集处理装置、烧结矿成分与生产成本预算控制模型、配比设定程序及控制计算模型等，由标准双环以太网、人机接口/编程器、PC服务器、PLC中央处理器，远程输入-输出工作站等计算机软件-硬件系统及工业自动化控制装置组成。利用配料操作监控管理子系统完成人机界面配料监控、烧结原料化学成分传输与数据管理、烧结矿成分与生产成本测算、原料配比选定及执行等，控制烧结一次预配料装置、烧结二次配料装置的配料作业过程。当烧结矿碱度大幅波动需要调整熔剂配比时，系统能够快速实现配料比例合理修正。依据烧结原料化学成分、水份、干基进厂价、烧结矿成分目标参数、成本费用目标参数、原料日消耗总量目标等，在线快速精确测算烧结矿的化学成分与生产成本费用，便于优选烧结配料比例、料批量等。

2.4烧结低成本配矿方案验证与体系数据库建立

事实上，烧结低成本配矿测算系统完全可以满足烧结成分目标要求及设定资源条件下烧结配矿计算。但问题在于，烧结性能是否能满足烧结产质量指标要求不能用配矿数学模型来测定，所以必须对烧结低成本配矿方案进行烧结生产实践验证或烧结杯试验验证。为了保持烧结生产长期高效稳定，我们建立体系数据库，不断进行低成本烧结配矿方案贮备。

1)科学验证低成本配矿方案。要验证烧结低成本配矿测算系统选出的低成本配矿方案的烧结性能能否达标，一般要对配矿方案进行烧结生产实践验证或烧结杯试验验证。通过试验获取该配矿方案烧结矿产量、质量指标，并与要求指标比较。如达标，则烧结配矿方案合适，否则需要对烧结配矿方案进行调优。铁矿粉烧结性能的差异直接影响到烧结矿的物理性质和冶金性能，通过烧结杯试验可以较好的模拟烧结生产，并进行烧结工艺参数摸索和原料配比等方面的研究。铁矿粉烧结过程是极其复杂的，不同的矿种具有不同的烧结性能；不同配矿方案即使配矿计算所得烧结矿成分完全相同，其混合料烧结性能也通常不同。由于烧结试验指标有很多，如利用系数、转鼓指数、筛分指数、成品率等，一个配矿方案不可能每项指标都好。在对多个备选配矿方案进行比较时，往往采取对各个指标赋予一定权重的方法来进行综合比较，最终优选出最佳烧结配矿方案用于烧结生产。

2)建立体系数据库搞好配矿方案贮备。通过对配矿方案进行烧结生产实践验证或烧结杯试验验证，可以获取配矿方案及烧结矿冶金性能好坏等方面的经验教训，但其试验投入多、工作量大。我们对公司所用铁矿粉烧结特性深入研究，进行粒级、软熔性、还原性、同化性、液相流动性分析，对今后可能要用到的烧结配矿方案进行烧结杯实验，总结出经济合理、技术可行的配矿方案作为备用方案贮备，建立体系数据库，完善烧结低成本配矿体系构建，确保烧结生产长期稳定高效。

3　烧结低成本配矿体系构建效果

3.1实现烧结配矿结构合理优化

1) 烧结配矿实现科学化、规范化。永通铸管公司变以往较为粗放的人工配料计算升级为配矿数学模型计算，依据测算烧结矿化学成分结合生产成本选出配矿方案，通过烧结生产实践验证或烧结杯试验验证、调优烧结配矿结构。实现烧结配矿方案合理优化，以控制烧结生产过程液相产生，避免烧结过熔及质量差的粘结相生成，生产以优质铁酸钙为主要粘结相的高碱度非均质烧结矿，降低了烧结生产固体燃耗，实现铁矿粉等资源配置合理。

2)采购铁矿粉化学成分评价科学、高效。依据烧结低成本配矿测算系统测算所得铁矿粉配加后烧结矿化学成分、生产成本测算结果，分析判断是否符合烧结生产及炼铁入炉要求；将铁矿粉按性价比高低进行排序供铁矿粉采购参考，综合分析评价铁矿粉采购价并判定是否入选采购对象等。铁矿粉采购化学成分评价便捷实用、决策科学。

3.2实现低成本高效烧结生产

永通铸管公司积极开展烧结低成本配矿研究实践，成功完成烧结低成本配矿体系构建。实际情况表明：在工况条件不变的情况下，烧结生产稳定性提高，经济技术指标明显改善，有效降低铁矿粉采购成本费用。

1)烧结机增产增效。2015年永通铸管公司烧结机生产烧结矿140万吨，同比增产5万吨，烧结矿碱度合格率由85.7%提高到95.6%，烧结工序固体燃耗由56.5kg标煤/t降低到54.6kg标煤/t，烧结矿综合返矿率由22.7%降低到19.6%，产质量指标大幅提高。

2)铁矿粉采购成本费用有效降低。永通铸管公司铁矿粉采购使用烧结低成本配矿测算系统，铁矿粉化学成分评价科学高效，决策能力大大提高，有效降低铁矿粉采购成本费用5.5元/吨矿，并实现铁矿资源配置合理。2015年铁矿粉采购成本费用同比降低140×5.5=770万元，取得显著社会经济效益。

4　结语

安钢集团永通铸管公司开展烧结配矿优化研究与实践，成功完成烧结低成本配矿体系构建，开发应用烧结低成本配矿测算系统，规范烧结低成本配矿方案制定等措施。将以往较为粗放的烧结人工配料计算升级为配矿数学模型计算，按照测算的烧结矿化学成分与生产成本确定配料比例；铁矿粉采购化学成分评价科学、高效，采购成本费用大幅降低，资源配置合理；烧结配矿结构进一步优化，节能显著，实现低成本高效烧结生产，社会经济效益良好。烧结低成本配矿体系构建经验措施可为铁矿粉烧结生产企业借鉴。

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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

联系人：胡明意，工程师，河南.安阳(455133)，安钢集团永通球墨铸铁管有限责任公司技术质量部；