專利名稱：一種輔助預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，特別是提供了一種輔助預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)的方法。該方法適用于中小型轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)各種高、中、低碳鋼產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
1.轉(zhuǎn)爐煉鋼是目前世界上最主要的煉鋼方法，其產(chǎn)鋼量占總產(chǎn)鋼量的60%以上，不斷提高轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)的控制水平是冶金工作者所追求的目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制高命中率的目標(biāo)，轉(zhuǎn)爐吹煉由以前的人工經(jīng)驗(yàn)操作向自動化煉鋼方向發(fā)展。目前，鋼廠比較常用的方法是煉鋼工藝數(shù)學(xué)模型結(jié)合動態(tài)檢測設(shè)備，通過將檢測設(shè)備采集到的冶煉過程信息反饋給煉鋼數(shù)學(xué)模型，煉鋼數(shù)學(xué)模型利用這些信息從而不斷修正模型，達(dá)到提高終點(diǎn)命中率的目標(biāo)。當(dāng)前比較常用的檢測手段有副槍、爐氣分析和投彈法等。2.大型轉(zhuǎn)爐可以采用副槍、爐氣分析等動態(tài)檢測設(shè)備，并結(jié)合相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)的精確命中；中小型轉(zhuǎn)爐受轉(zhuǎn)爐爐口的限制，無法安裝副槍這種動態(tài)檢測設(shè)備，而國內(nèi)大部分中小型轉(zhuǎn)爐沒有安裝爐氣分析檢測設(shè)備。3.對于這些缺乏動態(tài)檢測設(shè)備的轉(zhuǎn)爐來說，有些采用轉(zhuǎn)爐投彈式檢測技術(shù)，在不倒?fàn)t的情況下對轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)進(jìn)行控制，但這種方法的設(shè)備投資費(fèi)用較高；有些仍然采用人工經(jīng)驗(yàn)判斷終點(diǎn)，并根據(jù)倒?fàn)t取樣分析得到的信息，對轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)進(jìn)行控制，但此方法的轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率偏低，且終點(diǎn)命中率有限。因此，開發(fā)一種適應(yīng)性強(qiáng)，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率高的轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)輔助預(yù)報(bào)方法，對于提高中小型轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動化控制水平具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是，針對缺乏動態(tài)檢測設(shè)備的中小型轉(zhuǎn)爐，提供一種輔助預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)的方法，用于準(zhǔn)確、快速地預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)，從而不斷提高轉(zhuǎn)爐煉鋼的終點(diǎn)控制水平。針對缺乏動態(tài)檢測設(shè)備的中小型轉(zhuǎn)爐，本發(fā)明可以根據(jù)轉(zhuǎn)爐吹煉初始金屬料裝入信息及終點(diǎn)鋼水目標(biāo)碳含量和溫度計(jì)算各副原料加入量和氧耗量；根據(jù)吹煉過程信息對吹煉過程熔池鋼水碳含量和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算；吹煉達(dá)到終點(diǎn)時(shí)計(jì)算鋼水Mn、P和S元素含量，輔助操作人員準(zhǔn)確預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)。本發(fā)明利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和過程數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)的輔助預(yù)報(bào)。其中，過程數(shù)據(jù)庫與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連接，為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的各模塊計(jì)算提供數(shù)據(jù)支撐。一方面，過程數(shù)據(jù)庫采集轉(zhuǎn)爐冶煉過程數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)項(xiàng)包括:冶煉初始轉(zhuǎn)爐內(nèi)各金屬料的裝入量，鐵水的成分及溫度，冶煉過程各副原料的加入量，氧槍槍位和氧流量等；另一方面，過程數(shù)據(jù)庫記錄工業(yè)控制計(jì)算機(jī)各模塊的計(jì)算結(jié)果，記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)包括:冶煉過程各副原料的預(yù)測加入量和加入時(shí)間 ，氧耗量預(yù)測值，吹煉過程熔池實(shí)時(shí)碳含量和溫度的計(jì)算值，冶煉終點(diǎn)鋼水各元素含量的預(yù)測值等。本發(fā)明涉及的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的運(yùn)行模塊主要包括副原料計(jì)算模塊、氧耗量計(jì)算模塊、冶煉過程熔池碳含量和溫度計(jì)算模塊以及冶煉終點(diǎn)元素含量預(yù)報(bào)模塊，關(guān)于各模塊的具體介紹如下:①副原料計(jì)算模塊:此模塊計(jì)算的前提是根據(jù)所冶煉鋼種的目標(biāo)成分確定轉(zhuǎn)爐終渣成分，并獲取該爐次裝入金屬料(鐵水、廢鋼、生鐵)成分、重量信息以及副原料成分信息。該模塊依據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉過程中熔池內(nèi)的物料平衡，并作相應(yīng)假設(shè)可以得到以下計(jì)算表達(dá)式。假定終渣中CaO基本都來自石灰和輕燒白云石，則有:
權(quán)利要求
1.一種輔助預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)的方法，其特征在于，針對缺乏動態(tài)檢測設(shè)備的中小型轉(zhuǎn)爐，本發(fā)明可以根據(jù)轉(zhuǎn)爐吹煉初始金屬料裝入信息及終點(diǎn)鋼水目標(biāo)碳含量和溫度計(jì)算各副原料加入量和氧耗量；根據(jù)吹煉過程信息對吹煉過程熔池鋼水碳含量和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算；吹煉達(dá)到終點(diǎn)時(shí)計(jì)算鋼水Mn、p和S元素含量，輔助操作人員準(zhǔn)確預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)。
2.按照權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)輔助預(yù)報(bào)方法，其特征在于，該方法利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和過程數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)的輔助預(yù)報(bào)，其中，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)用于實(shí)時(shí)計(jì)算并反饋吹煉過程與終點(diǎn)鋼水Mn、P和S元素含量；過程數(shù)據(jù)庫與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連接，用于實(shí)時(shí)采集、記錄吹煉過程數(shù)據(jù)，為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)輔助預(yù)報(bào)方法，其特征在于，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的運(yùn)行模塊包含副原料計(jì)算模塊、氧耗量計(jì)算模塊、冶煉過程熔池碳含量和溫度計(jì)算模塊和冶煉終點(diǎn)元素含量預(yù)報(bào)模塊，各模塊簡介分別如下: (1)副原料計(jì)算模塊，根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉過程終渣中Ca0、Si02和MgO成分的平衡原理，建立副原料計(jì)算模型，在獲取鐵水、廢鋼、生鐵成分及重量信息的基礎(chǔ)上，計(jì)算轉(zhuǎn)爐冶煉過程石灰和輕燒白z 石的加入量； (2)氧耗量計(jì)算模塊，利用主成分分析的方法建立氧耗量回歸模型，根據(jù)轉(zhuǎn)爐吹煉過程的氧平衡原理建立氧平衡模型，在氧耗量回歸模型和氧平衡模型的基礎(chǔ)上，分別加入相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，建立氧耗量綜合預(yù)報(bào)模型，用于在線預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)爐冶煉過程所需的氧耗量； (3)冶煉過程熔池碳含量和溫度計(jì)算模塊，利用傳統(tǒng)脫碳三階段理論，分別考慮轉(zhuǎn)爐冶煉過程槍位、氧流量、溫度、熔池內(nèi)CO氣體攪拌對熔池脫碳速率的影響，建立冶煉過程熔池脫碳模型，實(shí)時(shí)計(jì)算熔池鋼水碳含量；根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉過程熔池內(nèi)的熱平衡原理，采用等分時(shí)間段的方法建立冶煉過程熔池溫度變化模型，實(shí)時(shí)計(jì)算熔池鋼水溫度； (4)冶煉終點(diǎn)元素含量預(yù)報(bào)模塊，`采用數(shù)據(jù)挖掘的方法，在分析現(xiàn)場大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合主成分分析法分別建立轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)Mn、P、和S含量預(yù)報(bào)模型，用于在線預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)鋼水Mn、P、和S含量。
全文摘要
一種輔助預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)的方法，屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域。本發(fā)明針對缺乏動態(tài)檢測設(shè)備的中小型轉(zhuǎn)爐，利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和過程數(shù)據(jù)庫，可以根據(jù)轉(zhuǎn)爐吹煉初始金屬料裝入信息及終點(diǎn)鋼水目標(biāo)碳含量和溫度計(jì)算各副原料加入量和氧耗量；根據(jù)吹煉過程信息對吹煉過程熔池碳含量和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算；吹煉達(dá)到終點(diǎn)時(shí)計(jì)算鋼水Mn、P和S元素含量。將該方法應(yīng)用于80t轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)實(shí)際，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出本發(fā)明提供的方法對轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)鋼水成分與溫度的預(yù)報(bào)值與實(shí)測值接近，可輔助操作人員準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)，從而不斷提高轉(zhuǎn)爐煉鋼的終點(diǎn)控制水平。
文檔編號C21C5/30GK103103309SQ20131002638
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者劉青, 汪宙, 王彬, 王寶, 劉孝山, 王剛, 謝飛鳴, 李紅衛(wèi), 盧新春 申請人:北京科技大學(xué)