專利名稱：一種鋼包精煉爐精煉過程實(shí)時(shí)溫度預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋼包精煉爐精煉過程實(shí)時(shí)溫度預(yù)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
鋼水溫度達(dá)標(biāo)是LF爐精煉的一項(xiàng)重要指標(biāo)，在LF爐精煉過程中會(huì)不定時(shí)對(duì)鋼包溫度進(jìn)行測(cè)量，以掌握鋼水實(shí)時(shí)冶煉情況，對(duì)于兩次測(cè)量中間的溫度值則往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估計(jì)。事實(shí)上，對(duì)溫度實(shí)時(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè)可以即時(shí)預(yù)見鋼包冶煉狀況、提高煉成率、節(jié)約供電與攪拌氣體成本，彌補(bǔ)鋼包溫度不能連續(xù)監(jiān)控的不足。鋼包精煉過程中熱能量遵循其輸入與輸出平衡定律，考慮由鋼水、爐渣構(gòu)成的鋼包體系對(duì)鋼包實(shí)時(shí)溫度預(yù)測(cè)從技術(shù)上可行的。預(yù)測(cè)前對(duì)于影響冶煉過程中的所有因素全部進(jìn)行考慮，列出其經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)于經(jīng)驗(yàn)公式中的關(guān)鍵參數(shù)，則通過對(duì)LF鋼包爐歷史真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)回歸確定，預(yù)測(cè)過程中，對(duì)于加入的合金料、造渣料、喂絲料吸收的溶解熱和釋放的反應(yīng)熱、氣體吹入攪拌引起的熱量損失、熔池、煙塵氣、爐襯等引起的熱量損失，電弧加熱的有效能量全部進(jìn)行計(jì)算。溫度預(yù)測(cè)初始值則在上工序最終溫度值基礎(chǔ)上考慮其鋼包爐存放時(shí)間進(jìn)行預(yù)估，實(shí)時(shí)測(cè)量的真實(shí)溫度值則可以對(duì)預(yù)測(cè)算法進(jìn)行實(shí)時(shí)自學(xué)習(xí)校正，從而提高鋼水冶煉過程中的溫度預(yù)測(cè)能力。

發(fā)明內(nèi)容
通過對(duì)LF精煉過程中能量收入 與損失的系統(tǒng)分析，根據(jù)系統(tǒng)熱能量平衡規(guī)律推導(dǎo)出LF爐精煉過程鋼液溫度實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)算法，以上工序結(jié)束溫度測(cè)量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，以LF精煉過程溫度測(cè)量值為算法校正值，對(duì)LF精煉過程鋼液溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，達(dá)到LF精煉過程中實(shí)時(shí)預(yù)見鋼水精煉全過程溫度值的目的，減少精煉時(shí)間，降低精煉成本。本發(fā)明的技術(shù)方案
一種鋼包精煉爐精煉過程實(shí)時(shí)溫度預(yù)測(cè)方法，其特征是包括
(I)、將精煉前生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括電弧效率、煙塵氣排出速率、煙塵氣排出溫度、熔池表面熱損失系數(shù)；
(2)將上工序結(jié)束溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，包括鋼液質(zhì)量、環(huán)境溫度、上工序結(jié)束鋼水溫
度；
(3)、記錄本工序?qū)崟r(shí)測(cè)量溫度數(shù)據(jù)，包括鋼液的熱容、鋼液的質(zhì)量；
(4)、計(jì)算鋼液溫度變化率ATSteel,
鋼液溫度變化率；
式中Cs—鋼液的熱容，J/(kg*0C )；
G一鋼液的質(zhì)量，t ；
A U—鋼水、爐渣內(nèi)能變化量；
A U= Q 電能-Qs1-Qrs-Qch-Qln-Qg-QAr-QSiCa ；
Q電能一輸入渣、鋼電能(以渣面為邊界)(從電表獲取數(shù)據(jù))；
Qrs-熔池表面福射熱損；
Qch-合金渣料升溫、熔化熱損；
Qln-通過爐襯散出的熱損；Qg-煙塵氣帶走的熱損；
QAr-吹気損失的熱量_娃I丐線損失的熱量QSiCa ；
QS1-鋼水升溫?zé)幔?br> (5)、計(jì)算預(yù)測(cè)溫度值
T預(yù)測(cè)=T初始+ A Tsteel X t持續(xù)時(shí)間
式中是預(yù)測(cè)時(shí)間段的即時(shí)鋼水溫度值，是預(yù)測(cè)時(shí)間段。 本發(fā)明中涉及到的可確定性參數(shù)采用冶金技術(shù)手冊(cè)記錄值。本發(fā)明中涉及到的不可確定性參數(shù)根據(jù)歷史數(shù)據(jù)回歸。本發(fā)明以鋼水和爐渣為研究體系，基于LF精煉過程中熱能量平衡定律，考慮電弧熱輸入、熔池表面熱損失、合金渣料升溫熔化熱、爐襯散熱、煙塵散熱、吹氬熱損、喂線熱損等因素對(duì)鋼包溫度的影響，以上一道工序?qū)崪y(cè)溫度值作為LF實(shí)時(shí)精煉溫度基準(zhǔn)值，以LF精煉過程中測(cè)量溫度值為預(yù)測(cè)校準(zhǔn)值，對(duì)LF精煉過程中的鋼包溫度進(jìn)行全時(shí)段預(yù)測(cè)，給LF精煉提供有效的參考數(shù)據(jù)，減少了 LF爐精煉過程溫度估計(jì)與測(cè)量時(shí)間成本，縮短了精煉時(shí)間，提高了 LF爐煉成率，增加了 LF爐經(jīng)濟(jì)效率。本發(fā)明的系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)單，發(fā)明的方法可靠，效果明顯，可推廣到冶金行業(yè)煉鋼過程中鋼水溫度的預(yù)測(cè)。
具體實(shí)施例方式 本發(fā)明包括算法一套，其預(yù)測(cè)步驟是1、精煉前精煉公式參數(shù)確定，首先收集現(xiàn)場(chǎng)30天300爐次實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，確定以下這些參數(shù)值電弧效率、煙塵氣排出速率、煙塵氣排出溫度、熔池表面熱損失系數(shù)(包蓋開啟時(shí)取0.75，包蓋閉合時(shí)取0.35);其次根據(jù)冶金技術(shù)文獻(xiàn)確定以下參數(shù)鋼液熱容(460 J/(kg *°C ))、爐襯對(duì)流換熱系數(shù)(12. 5ff/m2*°C )、冶煉鋼種涉及加入合金的液相線溫度、冶煉鋼種涉及加入合金的固相比熱、冶煉鋼種涉及加入合金的液相比熱、冶煉鋼種涉及加入合金的熔化潛熱、合金中元素的熔解熱、合金中元素的摩爾質(zhì)量、合金元素的氧化反應(yīng)熱、合金中元素的收得率，造渣料的液相線溫度、造渣料的固相比熱、造渣料的液相比熱、冶煉鋼種涉及加入合金的熔化潛熱、渣的黑度(0.8)、黑體輻射常數(shù)(5.67xl0_8 w / (m2k4))、煙塵氣排出溫度(500°C )、煙塵比熱容(0. 28 J / (kg !())、煙氣比熱容(0.72 J / (kg .K))、氬氣比熱(929J/m3 K)、鋼液黑度(0. 52)、硅鈣比熱容。2、精煉前實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)確定，包括鋼液質(zhì)量、環(huán)境溫度、上工序結(jié)束鋼水溫度。理論上精煉過程中的熱能量平衡定律為
Q 電能 _Qsi+Qrs+Qch+Qln+Qg+QAr+QsiCa
輸入渣、鋼電能(以渣面為邊界)Q_
-熔池表面輻射熱損 -合金渣料升溫、熔化吸熱Qdl -通過爐襯散出的熱損Qln -煙塵氣帶走的熱損Qg -吹氬損失的熱量Qto -硅鈣線損失的熱量Qsica -鋼水升溫?zé)酫si。3、計(jì)算鋼液溫度變化率式中Cs—鋼液的熱容，J/(kg*0C )；
G一鋼液的質(zhì)量，to鋼水、爐洛內(nèi)能變化量A U = Q 電能-Qrs-Qch-Qln-Qg-QAr-QSiCa 預(yù)測(cè)溫度值
T預(yù)測(cè)=T初始+ A Tsteel X t持續(xù)時(shí)間 式中T初始是預(yù)測(cè)時(shí)的溫度值，t持續(xù)時(shí)間是預(yù)測(cè)時(shí)間段；
4、精煉過程中，由于公式中Q電能=A U +Qrs+Qch+Qln+Qg+QAr+QSiCa各量的作用時(shí)間不同，因此需要分別記錄這些量引起的溫度變化率及其作用時(shí)間，即
T預(yù)測(cè)=T初始+ AT電能Xt加電時(shí)間-A TrsXt熔池表面熱損時(shí)間-A TchXt合金渣料熔化時(shí)間-A TlnXt爐襯熱損時(shí)間-A TgXt煙塵氣熱損時(shí)間-A TArXt吹氬時(shí)間-A TSiCaXt硅鈣熔化時(shí)間。A T電能-加電時(shí)間t加電時(shí)間內(nèi)的電能供給引起的溫度變化率；
A t加電時(shí)間-加電時(shí)間；
A Trs-熔池表面輻射熱損平衡時(shí)引起的溫度變化率；
A t熔池表面熱損時(shí)間-熔池表面輻射熱損達(dá)到平衡的時(shí)間；
A Tch-合金料、渣料加入后熔化吸收熱量引起的溫度變化率；
A t合金渣料熔化時(shí)間-合金料、渣料加入后熔化時(shí)間；
A Tln-爐襯吸收熱并散發(fā)熱量引起的溫度變化率；
A t爐襯熱損時(shí)間-爐襯吸收熱并散發(fā)熱量時(shí)間；
A Tg-冶煉過程中煙氣帶走熱量引起的溫度變化率；
A t煙塵氣熱損時(shí)間-冶煉過程中煙氣帶走熱量持續(xù)時(shí)間；
A TAr-氬氣吹送過程中引起的溫度變化率；
A t吹氬時(shí)間-氬氣吹送時(shí)間；
A TSiCa-喂硅鈣線引起的溫度變化率；
At硅鈣熔化時(shí)間-硅鈣線喂入熔化時(shí)間。
由于公式中Q電能=A U +Qrs+Qch+Qln+Qg+QAr+QSiCa各量的作用時(shí)間不同，因此需要分別記錄這些量引起的溫度變化率及其作用時(shí)間。5、電能的計(jì)算如下
Q熱量=E電能XnXt供電時(shí)間 E電能從電能表得到；
n :電弧效率，通過實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)回歸計(jì)算得到。6、爐襯散失的熱量計(jì)算如下
Qln= a (Tst-T a )
Tst :鋼水溫度；
T a :環(huán)境溫度；
a :爐襯對(duì)流換熱系數(shù)(為12. 5W/m2*°C)。
7、合金及洛料對(duì)爐溫的影響Qdl計(jì)算
合金化過程中的熱效應(yīng)
權(quán)利要求
1.一種鋼包精煉爐精煉過程實(shí)時(shí)溫度預(yù)測(cè)方法，其特征是包括(I)、將精煉前生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括電弧效率、煙塵氣排出速率、煙塵氣排出溫度、熔池表面熱損失系數(shù)；(2)將上工序結(jié)束溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，包括鋼液質(zhì)量、環(huán)境溫度、上工序結(jié)束鋼水溫度；(3)、記錄本工序?qū)崟r(shí)測(cè)量溫度數(shù)據(jù)，包括鋼液的熱容、鋼液的質(zhì)量；(4)、計(jì)算鋼液溫度變化率ΛTsteel,
全文摘要
一種鋼包精煉爐精煉過程實(shí)時(shí)溫度預(yù)測(cè)方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，它包括(1)將精煉前生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括電弧效率、煙塵氣排出速率、煙塵氣排出溫度、熔池表面熱損失系數(shù)；(2)將上工序結(jié)束溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，包括鋼液質(zhì)量、環(huán)境溫度、上工序結(jié)束鋼水溫度；(3)記錄本工序?qū)崟r(shí)測(cè)量溫度數(shù)據(jù)，包括鋼液的熱容、鋼液的質(zhì)量；(4)計(jì)算鋼液溫度變化率△TSteel，鋼液溫度變化率。本發(fā)明減少了LF爐精煉過程溫度估計(jì)與測(cè)量時(shí)間成本，縮短了精煉時(shí)間，提高了LF爐煉成率，增加了LF爐經(jīng)濟(jì)效率。本發(fā)明的系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)單，發(fā)明的方法可靠，效果明顯，可推廣到冶金行業(yè)煉鋼過程中鋼水溫度的預(yù)測(cè)。
文檔編號(hào)C21C7/00GK103045798SQ201310015799
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者楊斌虎, 任建中, 趙小彥, 楊寧 申請(qǐng)人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司