[科普中国]-高炉压差

简介

钢铁工业是消耗资源、能源和产生污染排放的重点行业，面临着能源、环境和成本的多重压力。当前，原燃料价格连年大幅上涨，造成我国钢铁生产成本不断攀升，节能减排和环保的要求也越来越高，因此开展高炉炼铁节能减排的研究对降低生产成本、提高企业竞争力具有非常重要的意义。在原燃料质量不变的情况下，要使高炉炼铁成本处于较低水平，必然要在合理的操作制度下，使高炉稳定、顺行，煤气能量利用充分，炉温充足，整个料柱透气性好，进而使焦比、燃料比下降，降低炼铁成本。要使高炉炉料顺利下降，良好的料柱透气性很关键，压差的大小能间接反映料柱透气性的变化。所以压差波动控制对高炉过程控制有重要的意义。

用数学模型化的方法研究高炉工艺过程已被国内外学者证实是可行的。近年来，数据挖掘被逐渐引入到炼铁自动控制系统中，并日趋广泛和成熟，发挥了重大作用。6σ 现已广泛应用于冶金领域中，我国宝钢、武钢等各大钢厂成功引进6σ，在节能减排、降低成本等方面取得很大成果。Minitab 软件强大的数据处理功能完全能够满足6σ 管理各个阶段的数据处理要求，成为6σ 管理技术进行实施的主要工具。

以压差为研究对象，利用Minitab 软件寻找影响高炉压差的主要因素，采取相应的改进方案和控制措施，将高炉压差控制在合理的范围内，并维持水平波动稳定，确保高炉良好的透气性，以此满足高炉稳定、顺产，从而降低能耗和生产成本1。

高炉压差的稳定性分析将某钢厂2BF 炼铁生产现场收集到的数据分为27 组，做压差的稳定分析。图1为压差的I － MR 控制图。

由图1 可知，该钢厂2BF 压差的极差值水平波动不稳定，压差的均值水平波动较稳定，波动范围为144 ～ 150kPa， 第7 组压差值为144kPa，超出控制下限( 144. 6kPa) 。

影响压差的主要因素的分析从原燃料质量、鼓风制度、高炉冶炼过程控制参数等方面选出与压差波动相关的因素，生成因果矩阵，见表1。在相关分析的基础上，为因素打分，高度相关打9 分，中度相关6 分，低度相关3 分，不相关1 分。压差为主要研究目标，且压差的稳定为高炉顺产、高产提供保障，所以确定压差、生铁产量和压差标准偏差的权重分别为10、8、5，然后计算各因素的总分，超过80分的因素为重要影响因素。各由表1 可知，风压、焦比、风量、风温和透气性指数等15 个因素总分都超过80，对压差影响度较高，做主要影响因素与压差之间的散点图，如图2 所示。

由图2 可知，风量、风压、炉顶压力、鼓风湿分、风温、透气性指数、煤气利用率、风速、焦比、富氧率、煤比与压差具有较强的相关性关系，结合因果矩阵分析和相关分析，最终确定影响压差波动的主要因素有: 风量BV，风温BT，鼓风湿分BH，富氧率，煤比，透气性指数K 和焦比k2。

回归分析将上述影响压差的主要因素与压差运用Minitab 逐一进行回归分析，剔除对压差影响不显著的富氧率和煤比( 显著性水平P > 0. 5)。回归分析数据和方差分析数据见表2、表3。

由表2 回归分析得出各影响因素的P≤0. 05，说明风量、风温、透气性指数和焦比对压差都有显著影响。由表3 方差分析可知P =0. 000