网络炼钢下铸造生铁最低成本核算的研究.doc

1、重庆科技学院本科毕业设计 摘 要摘 要目前高炉炼铁是钢铁生产中的重要环节，尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，生产效率高，能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的绝大部分。我国是世界上钢铁产量最多的的国家，但由于产能过剩，导致钢铁行业亏损较严重，因此现在研究讨论降低钢铁冶炼成本显得更加重要了。因此，本实验主要通过钢铁大学开发的网络高炉炼铁模拟软件，在网上用控制变量法对各个可能影响成本的因素进行了设置并模拟，从而得到了一些重要结论及应对措施。关键词：高炉 模拟炼铁 成本47重庆科技学院本科毕业设计 ABSTRACTABSTRACTAt pr

2、esent blast furnace iron-making is an important way of steel production, even though many new iron-making method found around the world, but as a result of its good benefits, simple technology, large quantity, high efficiency and low energy consumption, the production of iron by this method is still

3、 most of the total world iron production. Our country is the worlds largest country that product iron and steel, at the same time, but owing to excess capacity Chinas steel industry loss has become more serious than before, so now discussing the steel smelting cost appears more important. Therefore,

4、 this experiment mainly controlled the variables that may affect the cost factor variables by setting up a simulation in the internet through the blast furnace iron-making network simulation software developed by steel university, and found some significant measures. Keywords: blast furnace; iron-ma

5、king simulation; cost重庆科技学院本科生毕业设计 目录目 录摘 要IABSTRACTI1 绪 论11.1前言11.1.1国内外高炉炼铁研究背景11.2原料成本31.3采购成本41.4质量控制41.5管理成本51.6总结62 高炉炼铁优化72.1国内高炉炼铁的研究情况72 .2国外高炉炼铁的研究情况82.3高炉炼铁优化的发展趋势92.3.1大型化92.3.2自动化102.3.3智能化102.4一些重要影响因素的算例举例112.4.1铁矿石品位112.4.2焦比122.4.3喷煤比132.4.4燃料比142.4.5高炉利用系数143 影响因素分析153.1网络模拟高炉炼铁153

6、.2原料中各成分变量与成本的关系183.2.1烧结矿各成分变量与成本的关系183.2.2球团矿中各成分变量与成本的关系193.2.3块矿中各成分变量与成本的关系223.2.4焦炭中各成分变量与成本的关系243.2.5煤中各成分变量与成本的关系253.2.6石灰石中各成分变量与成本的关系263.2.7白云石中各成分变量与成本的关系273.3装料中各成分量与成本的关系283.3.1焦炭量的变化与成本的关系283.3.2喷煤量的变化与成本的关系283.3.3熔剂中各成分量的变化与成本的关系283.4生产环境中各因素与成本的关系293.4.1各主要温度因素与成本的关系293.4.2热风性能与成本的关系

7、303.4.3煤气中各因素与成本的关系313.5铁矿石中Fe2O3和FeO的含量变化与成本的关系313.5.1烧结矿中Fe2O3和FeO的含量变化与成本的关系313.5.2球团矿中Fe2O3和FeO的含量变化与成本的关系323.5.3块矿中Fe2O3和FeO的含量变化与成本的关系323.6数据分析324 结论43参考文献44致 谢46重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论1 绪 论1.1前言随着信息时代的到来和价值管理新理念的形成，企业成本管理也已发生改变。现代铸造企业应充分利用信息技术，发挥网络环境的优势，借助计算机相关软件的应用，并结合国内外研究现状情况，主要从原料成本、采购成本、质量控制和

8、管理成本四方面入手，而作为冶金专业的学生，尤以以原料和质量控制为重点研究方向，来分析网络炼钢下铸造生铁成本的最小化研究的运行结果，供企业作为生产、运行等经营模式的参考。1.1.1国内外高炉炼铁研究背景我国虽然是世界上炼铁最早的国家之一，比欧洲早17个世纪，到公元1300-1400年时，炼铁技术才刚刚传入欧洲。但与欧美国家相比，我国高炉冶炼技术发展一直非常缓慢，只是自新中国成立尤其经过改革开放以来，伴随我国的经济腾飞，我国钢铁产量也得到迅猛增长。目前我国的高炉炼铁产量居世界之冠，在生铁产量高速增长的同时，我国的高炉炼铁技术也取得了较大进步，主要表现在我国重点钢铁企业经济技术指标的变化，如焦比、喷

9、煤比、燃料比、热风温度、能耗及高炉利用系数。具体情况见表1.1。宝钢、武钢、首钢、鞍钢等企业的部分指标达到或正接近世界先进水平，详见表1.2。表1.1 2004年以来全国重点钢铁企业高炉主要技术经济指标1表1.2 我国部分企业高炉技术经济指标1在国际上，尤其自进入21世纪以来，外国很多企业炼铁技术发展很快，21世纪也被称为高炉炼铁“变革的世纪”。从高效利用资源、能源角度出发，德国在降低燃料比方面取得了巨大成就，如图1.1所示。图1.1 德国近60年来降低燃料比的成绩2目前世界各国都十分重视高炉的长寿技术。超过15年的长寿高炉不断增加，宝钢3号高炉正在向20年的长寿迈进。世界上4000m3以上高

10、炉大部分集中在日本，日本仅5000m3高炉就有12座。另外日本最近研发了铸铜冷却壁技术，它具有成本低（只有轧制铜冷却壁 60的价格）、设备可靠性高（没有钻孔的塞焊缝、没有水管与铜板的焊接接头等潜在的漏水隐患），水管布置灵活，炉壳开孔少等优点3。图1.2 日本新日铁铸铁冷却壁31.2原料成本在铸造生铁的冶炼中，主要还是使用高炉来冶炼，高炉使用铁矿石作为含铁原料，焦炭和煤粉作为还原剂以及石灰或石灰石作为熔剂。其中铁矿石下面又分烧结矿、球团、块矿、Mn矿和V-Ti矿等。我国的钛铁矿资源十分丰富4。国外对原生矿石选矿常采用重选、磁选、浮选、电选等各种方法；处理钛铁矿-磁铁矿类型的矿石原则是尽可能粗粒抛

11、尾，然后磨矿磁选，选出钛铁精矿，处理细粒嵌布的的矿石一般不采用重选，而采用磁-浮联合流程，对粗粒嵌布不均匀的矿石则采用磁-重-浮联合流程5。南昌某焦化厂于2005年6月组织过捣固焦炉及其配套设施的技改工程。捣固炼焦具有非常明显的优势，相同配合煤下捣固焦炭质量佳，配煤中可以适当增加不粘结性煤，使焦炭、生铁和钢的成本降低6。但捣固炼焦工艺因装煤方式的改变，操作难度大，技术上仍存在缺陷，所以还需要进一步改进。有的公司铸造厂采用冲天炉+电炉双联工艺，主要生产灰口铸铁、球墨铸铁，在目前看来属于落后工艺。从2000年起，国内外先进的铸造企业都已采用感应电炉熔炼工艺，为成熟工艺。根据相关资料7，传统的冲天炉

12、以不可再生的焦炭为燃料，价格比较高；电炉是以可再生的电为能源，比较便宜和环保。冲天炉熔化生铁消耗大，生铁占比重为25%30%，导致成本较高；而熔炼炉使用大量废钢，于是材料成本大大降低。还有一个途径就是提高高炉喷煤比，高炉经风口喷吹煤粉是节焦和改进冶炼工艺最有效的措施之一，可以有效降低铁水生产成本，减少环境污染，提高利润率。提高喷煤比的措施主要有提高煤粉燃烧率，其中包括提高热风温度，进行富氧鼓风，提高煤粉的表面积；提高料柱透气性，这包括提高入炉矿含铁品味，减少渣量，提高焦炭质量，特别是焦炭的热性能，还有就是合理操作8。在目前国内钢铁产能快速增加，原燃料供求形势趋紧的背景下，如何提高喷煤比，对钢铁

13、企业的健康发展有非常重要的意义。“短流程”工艺目前发展较快，尤其在国外更是得到普遍应用。所谓“短流程”工艺，即用高炉铁液直接注入电炉，并升温和调整成分，经变质处理后再浇注铸件省去了用生铁锭再重熔成铁液的过程，是一种节能、高效、降低成本的铸造生产方法9。还有就是用硼生铁来替代硼铁生产铸件。在耐磨铸铁材料中，为提高铸件的使用寿命，一般要加入昂贵的合金元素（如鉬、镍、铜等），这使得生产成本大大提高。国内外研究表明，利用硼生铁生产的耐磨铸件其内外层耐磨性差异很小，可以保证和延长产品使用寿命，又能减少鉬、镍等昂贵合金元素的加入量，降低生产成本10。1.3采购成本铁矿石的采购成本在生铁成本中占很大比例，而

14、生铁成本在综合钢铁厂的成本里占60%左右。所以钢铁企业成本的降低依靠生铁成本的降低，其中铁矿石的采购成本又占有很大比例11。不过对钢铁企业来说，需要综合考虑铁矿石品位和成本，那是由于铁矿石品位（含铁的质量分数）是铁矿石最重要的指标，也是现在铁矿石定价的主要依据，因此我们要力求生铁采购成本的相对合理性12。1.4质量控制在国外，由于废钢多且价格便宜,所以生产中很少用到生铁。这可以节约大量成本。当然，对不同类型和不同型号的铸铁，对生铁有不同的要求，但它们都有基本要求和化学成分的稳定要求，对特定微量元素有严格规定。中信锦州铁合金股份有限公司经过多次的生产试验，对产品中的元素含量进行了分析测定，从原来

15、的多点曲线，无校正方式，再到理论系数法校正曲线方式，进行曲线之间的比对，总结出在锰铁中不同碳含量对锰的影响及不 同铬含量对锰的影响，减少了分析曲线对结果带来的误差，提高了分析结果的准确度。采用理论系数法校正曲线测定中、低碳锰铁中含锰量，结果准确度高，已用于成品分析13。 湖北新冶钢二炼铁厂从降低生铁成本出发,生产低硅生铁。采取了提高原料和烧结矿质量,严格控制并稳定炉缸温度,富氧、喷煤、大风量、大料批(每批14.1t)、正分装、抑制边缘、发展中心的操作方针,使顶压升高,一氧化碳压力增大,一氧化碳利用率提高,燃料比和生铁硅含量降低。生铁含硅量逐步降到0.3%左右,高炉主要技术经济指标明显改善14。

16、降低炼钢生铁含硅量,不仅有助于缩短炼钢时间、提高炉衬寿命、降低铁及辅助材料消耗和吨钢成本,而且还能降低入炉焦比和增加生铁产量。因此,降低生铁含硅量不仅是高炉的冶炼方向,也是衡量炼铁技术水平的标志之一。现在我国有试验证明:铬元素对球铁十分有利,在球铁中的含量可远远超过0.05,甚至可以作为球铁的合金化元素来熔制铸态球铁,而完全不需要正火或退火,不但生产成本较低(每吨铁水可节约200400元),而且疲劳性能超群、铸造工艺性甚好、废品率低15。根据济钢第二炼铁厂的冶炼实践，按最佳的冶炼成本来综合考虑,在现有条件下，由于炼铁用原燃料质量不一、成分波动大、硫负荷高，如果提高生铁一级品率必须增大炉渣的脱硫

17、能力，即提高炉渣碱度和冶炼温度，但对高炉的稳定顺行、利用系数及生铁成本都有影响。分析认为，结合现有的原燃料条件及用户要求，综合考虑冶炼成本，以控制生铁一级品率控制在45%为宜，同时，三级品率应控制在8%以下16。从而达到一个成本与效益的最佳平衡。另外，对于铸态球铁、大断面球铁有低温冲击韧度要求的球铁及ADI等球铁件，多采用高纯生铁。高纯生铁是一种高端铸件专用铁17。球墨铸铁采用铸态生产可以简化工艺,降低成本,提高效率,一直是铸造厂追求的目标。本文从系统的角度,论述了提高球墨铸铁铸态生产的控制方法:原材料(生铁、焦碳、废钢)的质量要求;熔化过程中铁水的化学成分的调整;孕育和球化的控制和检测方法;

18、铸件冷却时间对铸态率的影响等。对上述环节采取有效措施后,球墨铸铁质量得到很好的控制,铸态率稳定在95%-98%18。近年来，随着我国由铸件大国向铸件强国转型，铸件产量连年居世界之首，高纯生铁的需求量日趋增大，但生产高端铸件所需的高纯生铁几乎全部依赖进口。我国有些单位已掌握某些方法，但很多并未予实施。不过听说我国首条高纯生铁生产线已于2010年在河北武安投产，年产能力达100万吨，产品经国家钢铁材料测试中心检测，符合行业标准19。但总体而言，我国与国外上有一些差距。我国的铁矿石资源中，含磷量较高的铁矿石占有相当的比例，所以对铸造生铁进行脱磷实验和研究显得很有必要。据说采用氧化法脱磷，其平均脱磷率

19、能达70%左右，可将铸铁的含磷量降至0.07%以下。研究指出，只有将铸铁含硅量降低较低水平时，才能有效地进行铸铁脱磷20。1.5管理成本在如今计算机信息技术广泛应用的新经济时代，传统的成本会计已经不能适应信息时代对成本管理的发展需求。就成本会计理论基础而言，管理理念、理论与方法不断创新，其中最具影响力的理论有：战略管理、基准管理和持续改进、全面管理理论、适时制、限制理论及目标管理21。这几种管理理论与方法在我国已有不同程度的研究，但我国管理水平总体而言还是比较落后。针对传统的方法分配制造费用，无法得到产品的精确成本。美国学者提出了作业成本法（Activity Based Costing, AB

20、C）。ABC法的核心思想是将企业耗费的资源分配到作业上，再将作业成本分配到成本对象上。与传统的成本分配方法相比，该方法显得更客观，生成的成本数据更精确。另外，铸造企业要提高作业自动化，降低管理成本。1.6总结综合这些文献可以看出，用于降低成本的技术方法已经成熟，在企业成本的降低上发挥了巨大的作用，为企业获取越来越多的利润，并不断涌现出新的工艺，比如“短流程”工艺。不过目前仍有人对此提出质疑，认为“短流程”虽有很大优越性，但用来生产质量要求高的工程结构球铁件，高牌号灰铁件和缸体、缸盖等复杂铸件经验还不多。所以这还需要再深入研究下去。还有就是采购成本的有些研究，忽略SiO2、Al2O3、S、P、T

21、iO2对炼铁工序的影响，当然也是为了方便实验，方便计算，不过那也可以再深入一些，以使成本核算更加精确。重庆科技学院本科生毕业设计 2 高炉炼铁优化2 高炉炼铁优化高炉炼铁具有庞大的主体和辅助系统，包括高炉本体、原燃料系统、上料系统、送风系统、渣铁处理系统和煤气清洗处理系统，在建设上的投资高炉本体占15%20%，辅助系统占80%85%。各个系统相互联系又相互制约，只有相互配合才能形成巨大生产力，达到钢铁企业成本最小化。高炉是主要的炼铁途径，它使用铁矿石作为含铁原料，使用焦炭和粉煤作为还原剂、石灰或石灰石作为造渣剂。其过程可以概括为：在尽量低能量消耗的条件下，通过受控的炉料及煤气流的逆向运动，高效

22、率地完成还原、造渣、传热及渣铁反应等过程，得到化学成分与温度较为理想的液态金属产品。高炉炼铁生产工艺流程及主要设备图如下：图2.1 高炉炼铁生产工艺流程及主要设备图2.1国内高炉炼铁的研究情况张小燕等人建立了双层规划模型12，在上层模型提供的含铁原料的混合条件下，测量减少的采购成本以及为了实现降低采购成本而需要维持的含铁原材料的更好特性，上层模图2.2 上层规划模型12型如图2.2所示。下层模型则设计出辅助材料的消耗及与制造成本有关的工艺参数，以便进一步降低生铁成本，此模型总的来说优化了含铁原材料的组合。通过线性规划方法，徐少兵等人对高炉炼铁优化配料数学模型进行了深入研究。为了得到使冶金性能最

23、好的配料模型，他们以吨铁成本为目标函数，以配入的原料量为变量，设定的约束条件包括炉渣碱度、炉渣成分、炉渣量、生铁质量、铁元素平衡、原料限制约束、生铁质量约束，还利用炉料结构专家知识，并用单纯形法对高炉优化配料进行了计算，得到了成本最优的高炉炉料结构22。针对现有炉料结构、现场元素约束和价格变化的问题，张华、王守海等人建立了模糊线性规划的改进模型，也就是将如成分影响和原料价格等不可控因素转化为价格系数波动的优化模型，最后用遗传算法结合线性规划来求解。此模型能在铁水品质（铁水中Fe元素的含量）与投入的合金成本间找到最佳结合点，这样不仅能保证铁水的品质，又可使企业的生产设备和工艺技术达到最大化利用，

24、能够克服普通线性规划在合理选择炉料和降低炉料成本方面两者不能兼顾的短板23。采用Mat lab软件编写程序，刘艳春用模糊规划方法建立了高炉优化模型。此模型求解的不是目标函数的最优解（也可以说是各种原料的最优结构），因为他们认为及时求出原料最佳结构，但在现实生产中也可能无法实现，所以他们求解的是每一个决策变量变化时目标函数的变化值，即边际成本和边际利润，再分析其对高炉炼铁生产的影响，为决策者设定各种高炉原料使用量时提供决策支持24。通过线性规划和BP神经网络建立数学模型，王建峰等人建立了针对安阳钢铁企业的炉料结构优化系统，得出了关于炉料结构组成的一些数据，并综合考虑了冶金成本、性能及企业现状，对

25、其中一组炉料结构进行了专门的研究。结果表现为高炉顺行稳定，料柱的透气性得到了很大提高25。以某钢铁厂为例，贾娟鱼等人从技术要求和经济小两个角度来综合考虑高炉配矿的最佳经济性问题，他们根据实验和生产实践为基础，给出约束条件，建立目标函数。然后，借助Mat Lab程序，编制出相对应的计算程序，完成烧结及高炉的优化配料。同时为了计算高炉物料平衡和热平衡，他们利用VB编制了具备可视性界面的计算程序，这样就能直接判断出高炉配料的科学合理性。其结果表明LP线性规划法是实现高炉合理配矿的有效方法26。2.2国外高炉炼铁的研究情况M.G. Rasul在计算机上建立了自己的模型，并已应用于印度的一家钢铁企业。模

26、型是用能量、质量和有效能平衡方程建立起来的，他在实时数据的基础上，分析以减少能耗为目的的高炉的综合性能，并评价高炉有效利用能量的热性能。最后将高炉的实际生产和模型的预测结果对比，还研究了变化的操作变量参数对钢铁企业产量的影响。结果表明提高产量的措施有增加热风温度，减少铁水的含硅量，增加烧结矿在炉料中的配比和减少焦炭的灰分27-29。为了分析各种含碳入炉料对成本、能源消耗及CO2排放的影响，Christer Ryman和Chuan Wang合作建立了混合整数最优线性规划模型。他们旨在通过此模型得到在低CO2排放或低成本下提高产量的最优方法，并在CO2和成本之间找到一个平衡点以能提供对以后排放有利

27、的措施30-32。这里还需要赘述一下的是国外的迭代学习控制，它具有记忆系统和经验修正机制。这最先是由日本学者Uchiyama1978年提出来的，现在逐渐引起人们的关注。具体而言，它尝试对被控制系统进行控制，用输出的轨迹和给定的轨迹的偏差来修正不理想的控制信号，并产生新的控制信号，以使得系统性能得到提高。迭代学习控制适用于一般在线计算量小的非线性控制系统，适合快速运动控制。在遇到类似任务时，它也能根据记忆系统中的描述信息来迅速给以调整33。2.3高炉炼铁优化的发展趋势目前我国钢铁工业将继续以质量、效益为中心进行结构调整。由于迄今为止还没有任何一种非高炉流程能达到或接近大型高炉目前已达到的生产水平

28、。所以可以认为,在进入新世纪相当长的一段时间内,无论是我国还是工业发达国家,高炉流程都将占绝对优势。我国炼铁系统将从主要依靠新建高炉、扩大生铁产量为主的增长方式,转变为挖潜改造,以质量、效益为中心的增长方式。炼铁系统的科技发展要在铁水质量满足后续工序和钢材品种质量要求的前提下,以高炉长寿低耗为中心,追求炼铁系统的整体优化;推进设备的大型化;推广成熟适用的先进技术(如精料、喷煤、高风温、高顶压、富氧、低硅生铁冶炼等);在炼焦、烧结球团和炼铁各专业领域开发一批新技术;加强应用技术的基础研究。其中又以高炉大型化、自动化和智能化为首要。2.3.1大型化近年来，我国高炉逐渐呈大型化趋势。随着高炉的大型化

29、，我国的高炉装备水平有了较大提高，装备技术上也有了很大进步，在高炉装备上广泛采用了高炉压顶、炉前烟气除尘装置、脱湿鼓风、富氧鼓风、水渣粒化装置、铜冷却壁、高压炉顶及喷煤装置等等装备。但要注意的是高炉大型化绝不仅仅是装备大型化，而是要了解高炉炉内过程特征。对于操作者而言，这是一个重新认识的过程，也只有了解到了高炉炉内的详细过程，才能更好地指导高炉操作。设计大型高炉主要是依靠先进技术来实现高炉强化，进而采用精细化管理来控制高炉操作过程。即要实现高产，不能仅依靠鼓风、依靠粗放型的手段或强制的方法。高炉大型化还必须要弄清各种炉内情况，对循环区及死料堆的形成进行合理控制还要控制好焦炭粉化及堆积等行为，这

30、些行为对下料和炉料透气性均有重大影响，进而找到重要操作因素来制定合适的装料制度及送风制度3。2.3.2自动化钢铁行业历来重视生产过程的自动化，流程工业MES典型体现出了当今这一趋势。流程工业指原料经过一系列以改变其物理化学性质为目的的加工-变性处理，从而获得具有特定物理、化学性质或特定用途产品的工业34。近几年以来，计算机集成制造系统（CIMS）技术取得了很大应用及发展，目前在流程工业得到了广泛实施和应用，由企业资源管理系统（ERP）、生产执行系统（MES）和生产过程控制系统（PCS）组成的整体解决方案也已成为流程工业综合自动化系统的事实标准35。如图2.3所示。 图2.3 三级企业集成模型3

31、52.3.3智能化近年来，由于高炉生产广泛应用计算机技术，使高炉炼铁实现了操作人工智能化，高炉的多数部位正实现自动连锁控制，从而大大降低工人的劳动强度，也提高了高炉炼铁效率。目前关于高炉炼铁比较常见的人工智能方法主要有专家系统方法、智能搜索算法。人工智能是指用人工的方法使机器具有与人类相关的识别、推理、判断、学习及问题求解等功能。而专家系统方法就是通过把技术操作人员的经验知识转化为推理规则存储在知识库中，再将这些知识以推理机的形式产生生产计划和调度策略。目前钢铁行业各个流程都有专家系统的应用，如王秀英等开发了炼钢-连铸智能调度软件及钢包调度仿真软件36,37，罗首章等开发了铁水运输系统行车调度

32、专家系统38。对智能搜索算法而言，目前比较常见的则是遗传算法，是属于“领域搜索”类的优化算法。遗传算法是1975年由J.Holland受生物进化论的启发而提出的39。图2.4为标准遗传算法流程图。图2.4 标准遗传算法流程图392.4一些重要影响因素的算例举例经过在由世界钢铁协会及其合作伙伴研发的高炉模拟程序软件的网络模拟应用，如下因素对铸造生铁成本有重要影响：铁矿石的品位；焦比；喷煤比；燃料比；高炉利用系数。当然还有很多，但限于篇幅，这里就不一一列举了。下面是关于它们的一些算例应用。2.4.1铁矿石品位铁矿石品位（含铁的质量分数）是铁矿石最重要的指标，也是目前铁矿石定价高低的主要依据，所以市

33、场上高品位的矿石价格自然相对较高，而低品位的矿石价格相对较低。因此铁矿石品位成为了影响企业成本的重要因素40。以某公司使用的A、B两种矿粉为例，现只考虑矿石品位及价格对铸造生铁成本的影响，即假设：只考虑品位对生铁成本的影响，暂时忽略SiO2、A、P、S、TiO2对炼铁工序的影响；以单一品种的矿粉A或B生产单位质量的生铁；假设铁水的含Fe量为x%；冶炼过程中Fe损耗为y%；假设运费为z元/t。经由公式测算，吨铁使用A矿粉（高品位矿）的投入成本为1399.44元，B矿粉（低品位矿）的投入成本1275.59元，由此观之，采用低品位矿技术吨铁可节约生产投入成本为123.85元（测算数据见表3-1）。测

34、算公式为：吨铁矿耗=铁水含Fe量/（1-Fe损耗）/矿品位；吨矿实际价格=吨矿价格+吨矿运输费用；吨铁用矿成本=吨铁矿耗吨矿实际价格。由此即得出A矿粉吨铁矿耗=94%/98.5%/61.5%=1.552;B矿粉吨铁矿耗=94%/98.5%/57%=1.671。其中，94%为铁水含Fe量，98.5%为冶炼过程中Fe元素的回收率。表2.1 不同品位矿主要指标、价格对比项目WFe/%WSiO2/%WAl2O3/%烧损/%吨矿价格/美元吨铁矿耗/t用矿成本/元A矿粉61.53.02.05.51421.5521399.44B矿粉57.04.22.511.01201.6741275.59差值4.5-1.2

35、-0.5-5.522-0.122123.85经测算A矿和B矿单烧后的烧结矿成分和成本消耗数据对比发现（详见表3-2、表3-3），当高品位矿与低品位矿价格相差较大时，低品位的吨铁用矿成本较低，而且差价越大低品位的用矿成本越低；而差价较小时，则低品位矿没有明显优势。表2.2 A、B矿单烧后的烧结矿成分（质量分数）矿种Fe/%SiO2/%CaO/%MgO/%Al2O3/%R2A59.594.25.72.972.51.35B57.285.67.13.162.891.27表2.3 A、B矿的成本消耗对比项目运费烧结燃耗熔剂消耗炼铁燃耗单价100.01200.00350.002000.0A矿（59.59%

36、）155.255.86161.00513.8B矿（57.28%）167.466.19202.00534.2成本差12.212.4014.3540.8当然，上述只是单纯考虑了矿石品位的影响，在实际控制中，需要综合考虑各方面因素的影响，以力求铸造生铁成本的相对合理性。2.4.2焦比焦比指高炉炼铁过程中冶炼单位生铁所消耗的焦炭量（Kg/t），是衡量高炉生产水平的一个重要技术经济指标。生产中用每昼夜入炉的干焦总量与生产的合格生铁量的比算出焦比。由高炉内碳素平衡可知，炼铁的焦比由下式确定：（kg/t）式子中， 每吨生铁风口前燃烧的碳量，kg； 每吨生铁的直接还原碳量，kg； 每吨生铁的渗碳量，kg； 每

37、吨生铁里面合金元素的还原耗碳量，kg； 每吨生铁喷吹燃料时带入的碳量，kg；焦炭固定碳含量。其中，CdFe与直接还原度rd直接相关，而rd影响炉内碳量及热量消耗，自然就影响到焦比。高炉所需的冶金焦的原料品种较少，同时焦炭的成本较高；则有利于降低焦比的措施，可有利于降低生铁的成本；实际中较多的采用喷吹工艺（我国以喷煤为主）、强化冶炼措施（包括综合鼓风、高风温、高压操作）、采用精矿（品位高、多的熟矿、粒度均匀、适合的小的粒度等）措施来降低焦比。2.4.3喷煤比喷煤比指向高炉内喷入的煤粉量与所生产的合格生铁量的比值。喷煤比取决于喷煤量水平、高炉煤焦置换比、能量消耗利用程度。喷煤对高炉工序成本降低的影

38、响可按照公式（1）计算。 （1）其中：-炼铁工序成本降低值，元/t； X-喷煤量，kg/t； Pk-焦炭价格，元/t； R-煤焦置换比； Pm-喷吹煤粉的价格加工序成本，元/t；经查阅资料得知：在生产条件稳定条件下，煤焦置换比与喷煤比存在线性关系如公式（2）所示。 R=1.025-0.00158X （2）煤粉配比按照无烟煤55%，烟煤45%标准计算。所以，可以得出结论： （3）其中：-无烟煤价格； -烟煤价格； -煤粉工序成本；公式（3）中：Pk，Pm无，Pm烟，Pm工依据成本表查询实时价格，可以认为是常数，所以公式（3）是高炉工序成本下降值关于喷煤比X的二次函数，所以在一定生产条件下，存在一

39、个合适的喷煤比，最大程度的降低高炉的工序成本。2.4.4燃料比燃料比是指高炉冶炼一吨合格生铁所消耗的燃料量。其计算公式为：燃料比（千克/吨）=燃料耗用总量（千克）/合格生铁量（吨），其中燃料包括：焦炭、喷煤、焦丁。对降低炼铁燃料比有较大作用的高炉操作技术主要是：提高煤气中CO2含量、冶炼低硅铁、提高炉顶煤气压力、降低高炉热量损失、提高煤粉燃烧率等方面。2.4.5高炉利用系数高炉利用系数即每昼夜生铁的产量与高炉有效容积之比，即每昼夜1m有效容积的生铁产量。可用下式表示：式中： 高炉有效容积利用系数，t /(m3d) 高炉每昼夜的生铁产量，t /d高炉有效容积，m3 是高炉冶炼的一个重要指标，有效

40、容积利用系数愈大，高炉生产率愈高。目前，一般大型高炉超过2.3，一些先进高炉可达到2.9。小型高炉的更高。重庆科技学院本科生毕业设计 3 影响因素分析3 影响因素分析3.1网络模拟高炉炼铁在网络炼铁条件下，得到了一组合理的数据，如表：烧结矿中各成分含量为：表3.1 烧结矿中各成分含量成分Fe2O3FeOCaOSiO2MgOAl2O3MnOP2O5TiO2Na2OK2O含量/%82.432.007.004.001.150.970.570.110.100.020.04合计/%101.39表3.2 球团矿中各成分含量成分Fe2O3FeOCaOSiO2MgOAl2O3MnOFeSP2O5TiO2Na2

41、OK2OH2O含量/%88.007.001.003.000.500.290.150.010.020.040.010.011.00合计/%101.03表3.3 块矿中各成分含量各成分Fe2O3FeOCaOSiO2MgOAl2O3MnOFeSP2O5V2O5TiO2Na2OK2OH2O含量/%81.008.001.508.000.011.000.040.070.110.010.010.050.151.50合计101.45%表3.4 再利用原料中各成分含量各成分Fe2O3FeOCaOSiO2MgOAl2O3MnOFeSP2O5TiO2Na2OK2OH2Ofree含量/%10.0047.248.058

42、.224.602.221.270.1155.650.332.460.020.05合计/%99.70表3.5 焦炭中各成分含量各成分CSH2O freeAshVolatile含量/%85.000.651.2710.560.98合计/%98.83表3.6 煤中各成分含量各成分CSOH2O freeAshVolatile含量/%52.000.465.031.306.0035.00合计/%99.78表3.7 石灰石中各成分含量各成分CaOMgOSiO2Al2O3FeOCO2 free含量/%50.001.206.000.100.0142.00合计/%99.31表3.8 白云石中各成分含量各成分CaOM

43、gOSiO2Al2O3CO2含量/%30.0043.503.000.2023.00合计/%99.70表3.9 生产设定生铁类型工作容积目标硅含量装料速度目标熔渣碱度铸造生铁2500m31.25%7/每小时批次1.03装料比例：（1）铁矿石：选烧结矿1 为26000kg/批，占44.83%； 选球团矿1 为22000kg/批，占37.93%； 选块矿1 为10000 kg/批，占17.24%。（2）燃料：选焦炭1为16000 kg/批； 选块煤为5000 kg/批。（3）熔剂：选石灰石：2000 kg/批； 选白云石：1500 kg/批；选二氧化硅：900kg/批。生产环境设定如下：表3.10 温度设定项目铁水渣炉顶煤气炉顶煤气铁矿石温度/148015102202560表3.11 热风性能温度/温度下降/压力/kPa湿度/ g/Nm3125045.515012.5表3.12 煤气增加富氧/%H2利用率/%C-CH4比/%直接还原率/%735140热损失模型为：自由热损失。最后得到的结果为：高炉容积：2500m3；高炉利用系