一种应用于钢铁厂的鱼雷罐数量计算方法

摘要

本发明涉及一种应用于钢铁厂的鱼雷罐数量计算方法，属于鱼雷罐管理控制技术领域。解析鱼雷罐运行过程，采集鱼雷罐周转过程各段运行时间，分析高炉产铁量与连铸机需铁量之间的关系，根据不同关系提出高炉产铁量分别大于、小于和等于连铸机需铁量条件下的鱼雷罐数量计算方法。该方法不仅能够计算合理的鱼雷罐周转数量，而且能够为炼铁-炼钢界面生产组织提供借鉴。

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于钢铁厂的鱼雷罐数量计算方法，属于鱼雷罐管理控制技术领域。 

背景技术

鱼雷罐作为炼铁-炼钢界面铁水运输的载体，对炼铁和炼钢起着衔接-匹配、协调-缓冲的作用，其运行状况是炼铁-炼钢界面系统运行效率的重要体现。提出科学合理的鱼雷罐数量计算方法对减少铁水温降和实现鱼雷罐动态-有序运行控制意义重大。目前，已有鱼雷罐数量计算方法研究成果较少：文献《鱼雷罐的运行控制》(北京科技大学学报，2010，32(7))和文献《鱼雷罐管理系统的设计与实现》(冶金自动化，2010，34(4))，根据高炉一定时间内的产铁量与鱼雷罐运输量相等，结合鱼雷罐周转周期和单个鱼雷罐载铁量来计算所需周转的鱼雷罐数量。文献中所提出的方法仅考虑了鱼雷罐正常周转的情况，实际生产过程中鱼雷罐运输铁水量需根据高炉产铁量与连铸机需铁量之间的关系进行判断，可分为如下3种情况：1、连铸机需铁量大于高炉产铁量，此时鱼雷罐的运输量由炼钢厂连铸机需铁量决定，即鱼雷罐的运输量应等于连铸机的需铁量/需铁量；2、高炉产铁量大于连铸机需铁量，此时鱼雷罐的运输量由高炉产铁量决定，即鱼雷罐的运输量应等于高炉产铁量；3、高炉产铁量等于连铸机需铁量，此时鱼雷罐的运输量应等于高炉产铁量同时等于连铸机需铁量。所以，采用已有方法对鱼雷罐数量进行计算，无法得到较合理的鱼雷罐周转数。本发明根据已有研究的不足，提出一种基于铁水运输计划的鱼雷罐周转数量计算新方法，以期为实际生产的鱼雷罐周转提供科学合理的调度指导。 

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种应用于钢铁厂的鱼雷罐数量计算方法。该方法不仅能够计算出合理的鱼雷罐周转数量，而且所计算出的鱼雷罐周转数量能够保证高炉产铁量运输任务和连铸机实现连浇，本发明通过以下技术方案实现。 

一种应用于钢铁厂的鱼雷罐数量计算方法，其具体步骤如下： 

确定鱼雷罐数量有三种情况： 

(1)当连铸机需铁量大于高炉产铁量，此时鱼雷罐的运输量由炼钢厂连铸机需铁 量决定，鱼雷罐的运输量应等于连铸机的需铁量(通过提前攒包的方式给连铸机供铁)，鱼雷罐数量也由连铸机的需铁量确定，鱼雷罐数量确定步骤如下： 

①解析鱼雷罐周转周期T_ladle： 

其中，T_ladle为鱼雷罐的周转周期，单位为min； 为鱼雷罐受铁时间，单位为min；为鱼雷罐重罐运输时间，单位为min； 为鱼雷罐倒铁时间或铸铁时间，单位为min；为鱼雷罐空罐运输时间，单位为min。 

②高炉产铁量：其中，Q_BF为高炉T小时内的产铁量，单位为t；N为高炉座数，单位为座；V_i为第i座高炉有效容积，单位为m³；η_i为第i座高炉有效容积利用系数，单位为t/(m³.d)。 

③连铸机需铁量：其中，Q_cc为连铸机T小时内的需铁量，单位为t；H为连铸机台数，单位为台；K_j为第j台连铸机T小时内浇注的炉数，单位为炉；为第j台连铸机每炉浇注所需钢水量，单位为t；η_j为第j台连铸机的钢水从转炉出钢至连铸机运输和精炼过程的金属收得率，单位为％；λ为铁钢比，单位为％。 

④确定鱼雷罐数量：鱼雷罐的运输量应等于连铸机的需铁量 

根据公式求得鱼雷罐数量其中H为连铸机台数，单位为台；为第j台连铸机对应的鱼雷罐周转周期，单位为min；为第j台连铸机对应的鱼雷罐数量，单位为个；Q^TP为鱼雷罐满罐载铁量，单位为t；n_j为第j台连铸机在T小时内用于攒包的鱼雷罐数量，单位为个；为第j台连铸机T小时内的需铁量，单位为t；为第i座高炉T小时内的产铁量，单位为t；n_ladle为鱼雷罐周转数量，单位为个；为向上取整符合。 

(2)当连铸机需铁量小于高炉产铁量，此时鱼雷罐的运输量由高炉产铁量决定，鱼雷罐的运输量应等于高炉产铁量，鱼雷罐数量也由高炉产铁量确定，鱼雷罐数量确定步骤如下： 

①解析鱼雷罐周转周期T_ladle：当连铸机需铁量小于高炉产铁量时，一部分鱼雷罐运输铁水供给连铸机，另一部分鱼雷罐运输铁水供给铸铁： 

连铸机对应鱼雷罐周转周期为$T_{\mathrm{ladle}}^{\mathrm{cc}}=T_{\mathrm{tapping}}^{\mathrm{in}}+T_{\mathrm{transit}}^h+T_{\mathrm{tapping}}^{\mathrm{out}-\mathrm{cc}}+T_{\mathrm{transit}}^e;$

铸铁机对应鱼雷罐周转周期为$T_{\mathrm{ladle}}^{\mathrm{cast}}=T_{\mathrm{tapping}}^{\mathrm{in}}+T_{\mathrm{transit}}^h+T_{\mathrm{tapping}}^{\mathrm{out}-\mathrm{cast}}+T_{\mathrm{transit}}^e;$其中单位为min；为鱼雷罐受铁时间，单位为min；为鱼雷罐重罐运输时间，单位为min；为鱼雷罐倒铁时间，为鱼雷罐铸铁时间，单位都为min；为鱼雷罐空罐运输时间，单位为min。 

②确定鱼雷罐数量：鱼雷罐的运输量应等于高炉产铁量 

根据公式$Q_{\mathrm{BF}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{V}_i\times {\eta }_i\times T}{24}=\underset{j=1}{\overset{H}{\Sigma }}\frac{T\times 60}{T_{\mathrm{ladle}-j}^{\mathrm{cc}}}\times n_j^{\mathrm{cc}}\times Q^{\mathrm{TP}}+\underset{k=1}{\overset{G}{\Sigma }}\frac{T\times 60}{T_{\mathrm{ladle}-k}^{\mathrm{cast}}}\times n_k^{\mathrm{cast}}\times Q^{\mathrm{TP}},$求得鱼雷罐数量其中Q_BF为高炉T小时内产铁量，单位为t；N为高炉座数，单位为座；V_i为第i座高炉有效容积，单位为m³；η_i为第i座高炉有效容积利用系数，单位为t/(m³.d)；H为连铸机台数，单位为台；T为工作时间，单位为h； 为第j台连铸机对应的鱼雷罐周转周期，单位为min；为第j台连铸机对应的鱼雷罐数量，单位为个；Q^TP为鱼雷罐满罐载铁量，单位为t；G为铸铁机台数，单位为台；为第k台铸铁机对应的鱼雷罐周转周期，单位为min；为第k台铸铁机对应的鱼雷罐数；n_ladle为鱼雷罐周转数量，单位为个；为向上取整符合。 

(3)当高炉产铁量等于连铸机需铁量，此时鱼雷罐的运输量应等于高炉产铁量同时等于连铸机需铁量，鱼雷罐数量既能由高炉产铁量确定又能由连铸机需铁量确定，根据公式$Q_{\mathrm{cc}}=\underset{j=1}{\overset{H}{\Sigma }}{K}_j\times M_j^{\mathrm{steel}}\times {\eta }_j\times \lambda =Q_{\mathrm{BF}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{V}_i\times {\eta }_i\times T}{24}=\underset{j=1}{\overset{H}{\Sigma }}\frac{T\times 60}{T_{\mathrm{ladle}-j}^{\mathrm{cc}}}\times n_j^{\mathrm{cc}}\times Q^{\mathrm{TP}},$ 求得鱼雷罐数量其中，Q_cc为连铸机T小时内的需铁量，单位为t；H为连铸机台数，单位为台；K_j为第j台连铸机T小时内浇注的炉数，单位为炉； 为第j台连铸机每炉浇注所需钢水量，单位为t；η_j为第j台连铸机的钢水从转炉出钢至连铸机运输和精炼过程的金属收得率，单位为％；λ为铁钢比，单位为％；，Q_BF为高炉T小时内的产铁量，单位为t；N为高炉座数，单位为座；V_i为第i座高炉有效容积，单位为m³；η_i为第i座高炉有效容积利用系数，单位为t/(m³.d)；T为时间，单位为小时；为第j台连铸机对应的鱼雷罐周转周期，单位为min；为第j台连铸机对应的鱼雷罐数量，单位为个；Q^TP为鱼雷罐满罐载铁量，单位为t；n_ladle为鱼雷罐周转数量，单位为个；为向上取整符合。 

上式中为鱼雷罐受铁时间：此段时间为鱼雷罐在高炉炉下从开始受铁至满罐的受铁时间，单位为min。 

为鱼雷罐重罐运输时间：此段时间为鱼雷罐从高炉至倒罐站或高炉至铸铁机的重罐运输时间，包括重罐在线运输时间和缓冲等待时间，单位为min。 

为鱼雷罐倒铁时间或铸铁时间：此段时间为鱼雷罐在倒罐站满罐至空罐的倒铁时间或鱼雷罐在铸铁机从开始铸铁至结束铸铁的时间，单位为min。 

为鱼雷罐空罐运输时间：此段时间为鱼雷罐从倒罐站至高炉的空罐运输时间或从铸铁机至高炉的空罐运输时间，包括空罐在线运输时间和缓冲等待时间，单位为min。 

本发明的有益效果是：可根据连铸机浇注需铁量预测出多台连铸机同时工作条件下合理的鱼雷罐周转数量，以减少鱼雷罐投入数量和提高鱼雷罐周转率，并进一步降低炼铁-炼钢界面生产成本。 

附图说明

图1是本发明鱼雷罐周转过程解析图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。 

实施例1 

以A钢厂为例，炼铁-炼钢界面有2座1350m³高炉、炼钢厂有2台连铸机，其中 1#连铸机一浇次平均连浇32炉，2#连铸机一浇次平均连浇30炉。计算A钢厂T为24h所需的鱼雷罐数量。 

本实施方式的鱼雷罐数量计算方法为： 

(1)运用附图1所示的鱼雷罐运行过程解析方法，对A钢厂的鱼雷罐运行过程进行解析，得出送往炼钢厂的鱼雷罐周转路径为：高炉-中转区-倒罐站-中转区-高炉；送往铸铁机的鱼雷罐周转路径为：高炉-中转区-铸铁机-中转区-高炉。 

(2)实测出炼钢厂铁水运输和铸铁机铁水运输2种路径下鱼雷罐周转过程各段时间及其周转周期： 

1)炼钢厂铁水运输鱼雷罐： 

鱼雷罐受铁时间()：68min 

鱼雷罐重罐运输时间()：154min 

鱼雷罐倒铁时间()：108min 

鱼雷罐空罐运输时间()：264min 

鱼雷罐周转周期为：$T_{\mathrm{ladle}}^{\mathrm{cc}}=T_{\mathrm{tapping}}^{\mathrm{in}}+T_{\mathrm{transit}}^h+T_{\mathrm{tapping}}^{\mathrm{out}-\mathrm{cc}}+T_{\mathrm{transit}}^e=594\min$

2)铸铁机铁水运输鱼雷罐： 

鱼雷罐受铁时间()：68min 

鱼雷罐重罐运输时间()：113min 

鱼雷罐铸铁时间()：36min 

鱼雷罐空罐运输时间()：237min 

鱼雷罐周转周期为：$T_{\mathrm{ladle}}^{\mathrm{cast}}=T_{\mathrm{tapping}}^{\mathrm{in}}+T_{\mathrm{transit}}^h+T_{\mathrm{tapping}}^{\mathrm{out}-\mathrm{cast}}+T_{\mathrm{transit}}^e=454\min$

(3)分析高炉产铁量与连铸机需铁量关系 

取1350m³高炉的有效容积利用系数为2.2，运用下面公式计算高炉产铁量，如下： 

$Q_{\mathrm{BF}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{V}_i\times {\eta }_i\times T}{24}=\frac{2\times 1350\times 2.2\times 24}{24}=5940t$

设定炼钢厂2台连铸机同时作业，24小时内1#连铸机浇注30炉，2#连铸机浇注28炉，每炉钢水量为100t，选取转炉至连铸机的金属收得率为99％，铁钢比为88％，运用下面公式计算连铸机需铁量： 

$Q_{\mathrm{cc}}=\underset{j=1}{\overset{H}{\Sigma }}{K}_j\times M_j^{\mathrm{steel}}\times {\eta }_j\times \lambda =(30+28)\times 100\times 99\%\times 88\%=5052.96t$

由以上计算可知，高炉产铁量与连铸机需铁量关系为：Q_BF>Q_cc

(4)鱼雷罐周转个数计算 

根据Q_BF>Q_cc，运用本发明以下公式计算用于运输连铸机需铁量所需周转的鱼雷罐数量，Q^TP为鱼雷罐满罐载铁量等于200t，如下： 

$Q_{\mathrm{BF}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{V}_i\times {\eta }_i\times T}{24}=\underset{j=1}{\overset{H}{\Sigma }}\frac{T\times 60}{T_{\mathrm{ladle}-j}^{\mathrm{cc}}}\times n_j^{\mathrm{cc}}\times Q^{\mathrm{TP}}+\underset{k=1}{\overset{G}{\Sigma }}\frac{T\times 60}{T_{\mathrm{ladle}-k}^{\mathrm{cast}}}\times n_k^{\mathrm{cast}}\times Q^{\mathrm{TP}}$

$Q_{\mathrm{cc}}=\underset{j=1}{\overset{H}{\Sigma }}{K}_j\times M_j^{\mathrm{steel}}\times {\eta }_j\times \lambda =\underset{j=1}{\overset{H}{\Sigma }}\frac{T\times 60}{T_{\mathrm{ladle}-j}^{\mathrm{cc}}}\times n_j^{\mathrm{cc}}\times Q^{\mathrm{TP}}$

即

运用本发明公式计算出用于运输铸铁铁水量所需周转的鱼雷罐数量，如下： 

$Q_{\mathrm{BF}}-Q_{\mathrm{cc}}=\underset{k=1}{\overset{G}{\Sigma }}\frac{T\times 60}{T_{\mathrm{ladle}-k}^{\mathrm{cast}}}\times n_k^{\mathrm{cast}}\times Q^{\mathrm{TP}}$

即 

因此所需周转的鱼雷罐总数为： 

实施例2 

在实施例1基础上，设定将实施例1中高炉的有效容积利用系数为2.2变为2.0，炼钢厂2台连铸机同时工作，24小时内1#连铸机浇注34炉，2#连铸机浇注32炉。同 样运用附图1所示的鱼雷罐运行过程解析方法和周转周期计算方法对鱼雷罐进行分析。 

(1)分析高炉产铁量与连铸机需铁量关系 

运用本发明高炉产铁量公式计算出高炉产铁量： 

$Q_{\mathrm{BF}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{V}_i\times {\eta }_i\times T}{24}=\frac{2\times 1350\times 2.0\times 24}{24}=5400t$

设定每炉钢水量为100t，转炉至连铸机的金属收得率为99％，铁钢比为88％，运用下面公式计算连铸机需铁量： 

$Q_{\mathrm{cc}}=\underset{j=1}{\overset{H}{\Sigma }}{K}_j\times M_j^{\mathrm{steel}}\times {\eta }_j\times \lambda =(34+32)\times 100\times 99\%\times 88\%=5750t$

由以上计算可知，高炉产铁量与连铸机需铁量关系为：Q_BF<Q_cc。 

(2)鱼雷罐周转个数计算 

根据Q_BF<Q_cc，运用下面公式计算满足高炉产铁量所需周转的鱼雷罐数量，如下： 

$Q_{\mathrm{BF}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{V}_i\times {\eta }_i\times T}{24}=\underset{j=1}{\overset{H}{\Sigma }}\frac{T\times 60}{T_{\mathrm{ladle}-j}^{\mathrm{cc}}}\times n_j^{\mathrm{cc}}\times Q^{\mathrm{TP}}$

即

运用本发明的攒包公式计算出用于攒包的鱼雷罐周转数，如下： 

计算出鱼雷罐的总数量，如下： 

实施例3 

在实施例1基础上，设定将实施例1中高炉的有效容积利用系数为2.2变为2.0，炼钢厂2台连铸机同时工作，其中1#连铸机浇注32炉，2#连铸机浇注30炉。同样运用附图1所示的鱼雷罐运行过程解析方法和周转周期计算方法对鱼雷罐进行分析。 

(1)分析高炉产铁量与连铸机需铁量关系 

运用本发明的公式计算高炉产铁量，如下： 

选取转炉至连铸机的金属收得率为99％，铁钢比为88％，运用本发明的公式，计算连铸机需铁量，如下： 

$Q_{\mathrm{cc}}=\underset{j=1}{\overset{H}{\Sigma }}{K}_j\times M_j^{\mathrm{steel}}\times {\eta }_j\times \lambda =(32+30)\times 100\times 99\%\times 88\%=5400t$

由以上计算可知，高炉产铁量与连铸机需铁量关系为：Q_BF＝Q_cc

(2)鱼雷罐周转个数计算 

根据Q_BF＝Q_cc，运用下面公式即可计算出鱼雷罐周转数量，如下： 

$Q_{\mathrm{cc}}=\underset{j=1}{\overset{H}{\Sigma }}{K}_j\times M_j^{\mathrm{steel}}\times {\eta }_j\times \lambda =Q_{\mathrm{BF}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{V}_i\times {\eta }_i\times T}{24}=\underset{j=1}{\overset{H}{\Sigma }}\frac{T\times 60}{T_{\mathrm{ladle}-j}^{\mathrm{cc}}}\times n_j^{\mathrm{cc}}\times Q^{\mathrm{TP}}$