一種輔助預報轉爐煉鋼終點的方法
2023-04-27 03:06:11 4
專利名稱：一種輔助預報轉爐煉鋼終點的方法
技術領域：
本發明屬於鋼鐵冶金領域，特別是提供了一種輔助預報轉爐煉鋼終點的方法。該方法適用於中小型轉爐生產各種高、中、低碳鋼產品。
背景技術：
1.轉爐煉鋼是目前世界上最主要的煉鋼方法，其產鋼量佔總產鋼量的60%以上，不斷提高轉爐煉鋼終點的控制水平是冶金工作者所追求的目標。為了實現轉爐煉鋼終點控制高命中率的目標，轉爐吹煉由以前的人工經驗操作向自動化煉鋼方向發展。目前，鋼廠比較常用的方法是煉鋼工藝數學模型結合動態檢測設備，通過將檢測設備採集到的冶煉過程信息反饋給煉鋼數學模型，煉鋼數學模型利用這些信息從而不斷修正模型，達到提高終點命中率的目標。當前比較常用的檢測手段有副槍、爐氣分析和投彈法等。2.大型轉爐可以採用副槍、爐氣分析等動態檢測設備，並結合相應的數學模型來實現轉爐煉鋼終點的精確命中；中小型轉爐受轉爐爐口的限制，無法安裝副槍這種動態檢測設備，而國內大部分中小型轉爐沒有安裝爐氣分析檢測設備。3.對於這些缺乏動態檢測設備的轉爐來說，有些採用轉爐投彈式檢測技術，在不倒爐的情況下對轉爐煉鋼終點進行控制，但這種方法的設備投資費用較高；有些仍然採用人工經驗判斷終點，並根據倒爐取樣分析得到的信息，對轉爐煉鋼終點進行控制，但此方法的轉爐生產效率偏低，且終點命中率有限。因此，開發一種適應性強，預報準確率高的轉爐煉鋼終點輔助預報方法，對於提高中小型轉爐煉鋼的自動化控制水平具有重要意義。
發明內容
本發明的主要目的是，針對缺乏動態檢測設備的中小型轉爐，提供一種輔助預報轉爐煉鋼終點的方法，用於準確、快速地預報轉爐煉鋼終點，從而不斷提高轉爐煉鋼的終點控制水平。針對缺乏動態檢測設備的中小型轉爐，本發明可以根據轉爐吹煉初始金屬料裝入信息及終點鋼水目標碳含量和溫度計算各副原料加入量和氧耗量；根據吹煉過程信息對吹煉過程熔池鋼水碳含量和溫度進行實時計算；吹煉達到終點時計算鋼水Mn、P和S元素含量，輔助操作人員準確預報轉爐煉鋼終點。本發明利用工業控制計算機和過程資料庫來實現對轉爐煉鋼終點的輔助預報。其中，過程資料庫與工業控制計算機相連接，為工業控制計算機的各模塊計算提供數據支撐。一方面，過程資料庫採集轉爐冶煉過程數據，採集的數據項包括:冶煉初始轉爐內各金屬料的裝入量，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，過程資料庫記錄工業控制計算機各模塊的計算結果，記錄的數據項包括:冶煉過程各副原料的預測加入量和加入時間 ，氧耗量預測值，吹煉過程熔池實時碳含量和溫度的計算值，冶煉終點鋼水各元素含量的預測值等。本發明涉及的工業控制計算機的運行模塊主要包括副原料計算模塊、氧耗量計算模塊、冶煉過程熔池碳含量和溫度計算模塊以及冶煉終點元素含量預報模塊，關於各模塊的具體介紹如下:①副原料計算模塊:此模塊計算的前提是根據所冶煉鋼種的目標成分確定轉爐終渣成分，並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。該模塊依據轉爐冶煉過程中熔池內的物料平衡，並作相應假設可以得到以下計算表達式。假定終渣中CaO基本都來自石灰和輕燒白雲石，則有:
權利要求
1.一種輔助預報轉爐煉鋼終點的方法，其特徵在於，針對缺乏動態檢測設備的中小型轉爐，本發明可以根據轉爐吹煉初始金屬料裝入信息及終點鋼水目標碳含量和溫度計算各副原料加入量和氧耗量；根據吹煉過程信息對吹煉過程熔池鋼水碳含量和溫度進行實時計算；吹煉達到終點時計算鋼水Mn、p和S元素含量，輔助操作人員準確預報轉爐煉鋼終點。
2.按照權利要求1所述的轉爐煉鋼終點輔助預報方法，其特徵在於，該方法利用工業控制計算機和過程資料庫來實現對轉爐煉鋼終點的輔助預報，其中，工業控制計算機用於實時計算並反饋吹煉過程與終點鋼水Mn、P和S元素含量；過程資料庫與工業控制計算機相連接，用於實時採集、記錄吹煉過程數據，為工業控制計算機的運行提供數據支撐。
3.根據權利要求2所述的轉爐煉鋼終點輔助預報方法，其特徵在於，工業控制計算機的運行模塊包含副原料計算模塊、氧耗量計算模塊、冶煉過程熔池碳含量和溫度計算模塊和冶煉終點元素含量預報模塊，各模塊簡介分別如下: (1)副原料計算模塊，根據轉爐冶煉過程終渣中Ca0、Si02和MgO成分的平衡原理，建立副原料計算模型，在獲取鐵水、廢鋼、生鐵成分及重量信息的基礎上，計算轉爐冶煉過程石灰和輕燒白z 石的加入量； (2)氧耗量計算模塊，利用主成分分析的方法建立氧耗量回歸模型，根據轉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上，分別加入相應的權重係數，建立氧耗量綜合預報模型，用於在線預報轉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算模塊，利用傳統脫碳三階段理論，分別考慮轉爐冶煉過程槍位、氧流量、溫度、熔池內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，實時計算熔池鋼水碳含量；根據轉爐冶煉過程熔池內的熱平衡原理，採用等分時間段的方法建立冶煉過程熔池溫度變化模型，實時計算熔池鋼水溫度； (4)冶煉終點元素含量預報模塊，`採用數據挖掘的方法，在分析現場大量生產數據的基礎上，結合主成分分析法分別建立轉爐冶煉終點Mn、P、和S含量預報模型，用於在線預報轉爐冶煉終點鋼水Mn、P、和S含量。
全文摘要
一種輔助預報轉爐煉鋼終點的方法，屬於鋼鐵冶金領域。本發明針對缺乏動態檢測設備的中小型轉爐，利用工業控制計算機和過程資料庫，可以根據轉爐吹煉初始金屬料裝入信息及終點鋼水目標碳含量和溫度計算各副原料加入量和氧耗量；根據吹煉過程信息對吹煉過程熔池碳含量和溫度進行實時計算；吹煉達到終點時計算鋼水Mn、P和S元素含量。將該方法應用於80t轉爐生產實際，從試驗結果可以看出本發明提供的方法對轉爐煉鋼終點鋼水成分與溫度的預報值與實測值接近，可輔助操作人員準確控制轉爐煉鋼終點，從而不斷提高轉爐煉鋼的終點控制水平。
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 優先權日2013年1月24日
發明者劉青, 汪宙, 王彬, 王寶, 劉孝山, 王剛, 謝飛鳴, 李紅衛, 盧新春 申請人:北京科技大學