高炉控制及其生铁生产分析
制方法：
高炉操作最好， 最有效的控制方法是确保焦碳负荷 炉料质量和成分以及其他主要操作参数如风量， 湿度和温度稳定.正因为如此，必须通过优良烧结以及溶剂和焦碳混装来精心准备高炉的炉料.而且还要确保风量 湿度和温度稳定方面做出相当多的努力。还必须努力确保炉料平稳顺畅地在炉内向下移动。通过精心布料，可以部分达到这些目标；通过专为此努力设计的新式的“无料钟”或Paul Wurth 是炉顶可以达到这些要求。尽管炉顶炉料的分布方式是不均匀的，但炉顶物料的温度分布也可以检测的。（在这方面，许多研究者进行多年的研究，但面对炉顶料层以上非常严酷的条件：即含有大量强腐蚀性粒子的热气流又有摄氏几百度的高温的，他们迄今为止仍未得到满意的结果。）利用Spirotherm 装置，操作者可获得一个较好的炉顶物料温度分布图。
炉料和操作完全一致是不可能做到的。由于高炉不可能避免间隙操作，如维修时的休风，相关化学条件的轻微变化，悬料，死料柱的生成以及矿石的变化等，因此有必要引入预测和反馈控制模型来辅助高炉操作。
由于高炉操作的重要性，从60年代中期开始在这一领域人们进行了广泛研究。大多数主要的产钢国为确保高炉的可控参数如风温，风量和湿度等已经开发了一些技术，这些技术可用于考虑不可避免的炉料化学性质及炉子运行的变化。由于不可能详细测量炉内进行的化学过程。这些模型被广泛地用于反映“调整”送风的反馈信息和改变焦比的情况以获得稳定的高炉操作。通过对高炉的动态研究表明，通过“微调”的办法来控制高炉是有限的，而且反映滞后。出于经济的考虑，。高炉通常都在对接近最高温和最大风量的条件下运行，而且硅含量的变化在0.15%左右，硫和磷的含量的变化都尽可能小。硅是主要的控制变量，因为硅的含量低且稳定时，冶炼效率是相当高的。太高的硅含量易导致转炉发生喷溅和危险情况。硅含量不均匀也使转炉的操作不稳定，导致长时间吹炼和重吹。
为了对与高炉相关的其他操作进行控制，将计算机与高炉操作相配合是必要的，计算机在这方面的应用包括如下部分：
（1） 工艺过程控制；
（2） 热风炉的温度送风制度；
（3） 炉料重量和成分以及加入程序的控制；
（4） 仪表故障检测；
（5） 冷却控制和故障检测；
（6） 所谓“策略”|工作模型，如预测铁矿石质量和溶剂质量预期影响的模型等，能够根据采购情况随时控制。
在本结，我们集中条目1进行阐述。其他方面尽管很重要，但它主要是计算机软件领域的研究范畴。
必须明确指出的是，离线的“策略”模型比“控制”模型的应用范围更广。事实上，几乎每一个大型高炉都必须有一套策略型程序。其中一套由英国钢铁公司开发并广泛应用的这方面程序是非常成功的。下面将详细进行介绍。随后将近年来开发的控制模型进行讨论。在实际应用上，控制模型比策略稳态模型的范围要窄。
高炉工艺模型
为高炉建立的基于计算机的模型基本上有以下三种形式：
（a） 统计模型，大量的实测数据和输出的结果被代入方程以预测由于原始输入变量的改变而导致输出参数的变化从而对高炉操作生产的影响。
（b） 简单热力学模型，用整个高炉的热平衡到出一可通过改变焦比和鼓风湿度来控制高炉的参数。
（c） 同时考虑高炉各个环节的热平衡和炉内的化学反映速率的模型。
Voice 和 Dixon 给出一个考虑炉料重量（干燥）和焦碳消耗关系的简单的统计模型。这些参数间存在着简单的线形关系，它们的精确值有赖于炉料的精确准备方法。人们建立了许多此类的更加复杂的模型，但由于它们仅在变量的狭窄范围内有效，因此它们的使用用受到极大限制。
最广泛应用的简单热力学模型是由 IRSD 和CRN 开发的。这些包括独立的到出参数Wu 和Ec (Wu 和 Ec等效)的使用。
人们已经开发了更加复杂的模型，模型能用于预测实际操作变化所带来的效益，而且可信度相当高。这些模型还能够向操作者和管理者显示高炉运行状态的连续信号。
高炉生铁生产
生铁生产及其种类
从铁矿石中提炼的过程可以追溯到史前时期。然而，直到14世纪，人们才发明了能同时将铁还原和溶化的冶炼炉，这样从炉中排放的铁水才以液态形式可直接进行铸造。目前现代的大型高炉的冶金过程与500年前开始采用的相同，但由于经过多年来在技术和工程上的饿不断改进，生产率和燃料效率已相当高。
生铁这个通常指由高炉冶炼出来的，含铁90%以上的产品，它不同高炉的其他产品如锰铁，镜铁（低锰铁），磷铁，硅铁和高铣铁。生铁这个词起初指老式的用于铸造高炉冶炼出的铁的方法，铸造过程需把液态的铁一个共同的浇铸通道浇入为于砂床中的模子里，因为模子按照吃奶的小猪那样被成组地排列，一块块的铸造就像是一些猪，浇铸通道就像是母猪一样，生铁因此而得名。
在20世纪，从生铁和铁和金年产量的增长情况可以看出生铁的重要性。从1900年到1979年，全世界生铁和铁和金的年产量从不足4，300万公吨跃升超过52，800万公吨。在此期间，值得注意的是美国的生铁和铁合金的年生产率于1973年达到最大值，为1950年的1.5倍，而在全世界范围内，年生产率于1979年达到最高，为1950年的4倍。1950年来，在美国国外，随着钢铁工业的迅速发展，高炉容量大幅度增加，原料入炉前处理工艺也有显著的改进，炉内物料分布状况更加良好，炉顶煤气热压力和热风温度有所提高/
生铁种类和等级
由高炉生产出来的大部分生铁在其他仍为液态是都被运送到炼钢厂直接用于炼钢。在液态形式下铁通常被称为铁水。因为大部分将铁炼成钢的过程都是在碱性电弧和碱性氧气顶吹炉中进行的，大部分是碱性的。
在1650年至1981年间，碱性铁由占总产量的76%增至到97%，而碱性转炉产品则由12.5%几乎下降为零。铸造和锻造用铁的量也减少了，因为很多铸造厂开始利用废钢料在冲天炉和电炉中生产铁以用于铸造，而不再使用生铁。而在电炉化炉中也可以生产铁合金和高硅铣铁，因此，用高炉生产铁和今和高硅铣铁的产量也减少了。
冶铁原料
含铁材料 含铁原料的作用是为所生产的生铁提供93%~94%的铁元素。主要的含铁原料是矿石，烧结矿和球团矿。大部分矿石为铁的三价氧化物即大家所知的赤铁矿（三氧化二铁）或含水的铁的三价氧化物即褐铁矿（Fe2O3.XH2O）。然而有时，矿石中还包含磁铁矿四氧化三铁或菱铁矿碳酸亚铁。化学式上 ，纯净的铁的三价氧化物含有70%的铁。因为大多数矿石中包含有2%~10%的脉石（其成分主要为氧化铝和二氧化硅）和化学结合水，因此铁的含量仅有50%~65%。大多数含铁原料需用筛网筛去其中很细的颗粒，以便在高炉中获得较高的风速和较高的产量，同时也使炉料的运行更加平稳，矿石中很细小的颗粒不能到矿粉中，然后把这种混合物放在形如铁蓖的烧结炉床上点火燃烧。空气吹过该混合物，混合物中的燃料进行燃烧，所形成的饿高温足可以使这种细小的颗粒结成团，以便其能够加入到高炉中很好的冶炼。要获得更好的效果，可以加入粉碎的溶剂使之在烧结过程与矿石中的脉石结合。通常烧结矿含量为52%~60%。
焦碳 焦碳的主要作用是生产熔化过程中所需的热量，提供还原铁矿石时所需的碳和一氧化碳。此外，焦碳在能使生铁和炉渣熔化的高温环境下仍能保持其强度，因此，它还具有防止未熔化物落入炉缸中的结构支撑作用。
助溶剂 助溶剂，石灰或白云石的主要作用是将焦碳中的灰分和矿石中的脉石结合形成可被顺利地排出炉缸的液态的炉渣。为了维持炉渣的脱硫能力即流动性，需要精心控制渣中碱性氧化物和酸性氧化物的比例。当焦碳灰分中和矿石脉石中含有的酸性氧化物质不足，不能生产足够的炉渣时，需要在高炉物料中加入硅砂或石英砂。
