专利名称：Lf精炼炉钢水温度实时测报方法
技术领域：
本发明涉及一种对LF精炼炉内钢水温度进行实时测报的方法，属于LF精炼炉钢水测温技术领域。
背景技术：
在炼钢LF(ladle furnace)精炼炉加热处理过程中，对电极加热的控制主要体现在钢水的温度控制，通过实时获取的钢水温度可以计算出到达目标温度所需的电耗，根据电耗得到在当前加热档位下使钢水到达目标温度所需要的电极加热时间，经计算机控制 PLC调整电极加热时间，从而防止钢水温度过高或过低。为了在加热过程中实时了解钢水温度，一般采用测温探头来测量钢水的温度，由于测温探头只能用一次，因此势必要使用多个测温探头以实现测量钢水温度。但测温探头较贵(价格至少100多元/个)，造成生产成本较高。为此业界大多利用计算机实时计算钢水的温度，其方法一般是先获取钢水的初始温度，在处理开始后实时监控影响钢水温度变化的各个因素，并根据各个因素的数据变化，计算出各自吸/放热的温度，从而推算出当前钢水的温度。但由于处理过程中影响钢水温度变化的因素也比较多，如底吹氩吸热、化渣吸热、合金加入后吸/放热、加热升温、钢水的自然温降、钢包自身的状态等；而现有计算机实时计算钢水温度的方法往往不能全面考虑影响钢水温度变化的各种因素，因此的实时得出的钢水温度准确性较差，精度不高。近几年来，国内的一些工厂、大学和科研院所也竞相开展了有关LF精炼炉钢水温度计算测报的研究工作，但所开发的钢水温度计算测报方法得到的温度与实际温度偏差较大，实时测报结果不太理想，难以为生产现场所采用。相关文献有一、武拥军、姜周华、姜茂发、龚伟、战东平所写的《LF炉精炼过程钢水温度预报模型》(中国分类号TF7692文献标识码A文章编号10010963^002)02000904)，该文献以钢水和炉渣为研究体系，通过对LF 炉精炼过程中能量收入和损失的系统分析，根据体系的能量平衡规律推导出LF炉精炼过程钢水的升温速率数学模型，其中包壁的传热(包括侧壁和包底)分别采用圆柱坐标下和直角坐标下的一维非稳态导热微分方程及其初始条件和第三类边界条件来描述，用有限差分方法求解，并编制成计算机模型，用于精炼过程钢水温度预报；二、王安娜，陶子玉，姜茂发，田慧欣，张丽娜所写的《基于PSO和BP网络的LF炉钢水温度智能预测》(中图分类号 TP206文献标识码A)，该文献研究将粒子群优化算法与BP神经网络相结合，建立新的钢水终点温度预报模型.确定加热功率、初始温度、精炼时间等8个影响钢水终点温度的主要因素作为神经网络的输入量，用粒子群优化算法优化神经网络参数，改善神经网络温度预测模型的收敛性能。以上两篇文献都没有考虑到在钢水处理过程中钢包自身吸热导致钢水通过钢包向外界扩散温度的系数(称为自然温降系数)随时间而变化的因素，采用了固定自然温降系数来计算，而钢包温度与钢包温度达到平衡之前自然温降系数是一个变化的值， 故导致计算测报得到的钢水温度与实际温度之间的温度偏差比较大，命中率一般为偏差在士5度范围内80%，难以用于对电极加热时间的控制。
发明内容
本发明解决的技术问题是提出一种在LF炉精炼处理过程中能够高准确性地实时测报钢水温度的方法，从而在减少测温探头消耗的同时又能对电极加热时间进行更精确的控制。为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是一种LF精炼炉钢水温度实时测报方法，包括以下步骤1)利用现有LF精炼炉计算系统读取炉次处理的钢水重量Gffl+并实时读取以下步骤所需的炉次处理现有参数,同时由操作人员间隔测量钢水温度得到毎次测量的测量温度Taig并输入现有LF精炼炉计算系统，所沭炉次处理现有参数是t w—钢水和钢包之间温度达到平衡所需的时间，tM—从炉次处理开始到当前的时间间隔，t间隔---最近两次测温之间的时间间隔，、---在最近一次对钢水测温以后所累计的时间，t^—在最近一次对钢水测温以后所累计的底吹氩的时间，Wia-在最近一次对钢水测温以后电极加热过程中所消耗的累计有功电耗，Gal、Gsi、G。、Gmn、Gcr, Galloy (kg)-—在最近一次对钢水测温以后加入铝合金、硅合金、 碳线、锰合金、铬合金和其它合金的累计重量，(Pal、、ψο Λ (Prrm、ψον Λ ψαΙΙογ (°C /kg/t)—分别是加入每千克铝合金、硅合金、碳线、锰合金、铬合金和其它合金使吨钢温度改变的系数，λ加热---电极加热的加热效率，—吹氩温降系数，α、β-----中间系数；2)在炉次处理开始时，按下式实时计算钢水的自然温降系数Y自《，当t^eS= t
平衡日 , γ自然=Ymax_ γ平衡xt处理/t平衡，$ t处理> t平衡日γ自然=γ平衡，y fflax—钢水的最大自然温降系数，γ平衡——当钢包和钢水温度达到平衡时钢水的平衡自然温降系数；3)按设定间隔时间使用下式实时计算钢水在每次测温后的第一计算温度T1,
Ti = Tm* + A加热χ W有功/ (Gi钢水χ α) — ζ自然χ /1I / G钢水—^；氧χ 吹氣/ G钢水
— φ,ιχ Gai χ β IG钢水-Cfhx Gsi / G钢水一 ” χ Gc / Gi钢水 _ Cpmn χ Gmn / Gi钢水
—(pcr X Gcr / C 钢水一 CpaUoy X Galloy / (7钢水以所沭第一计算温度T,和测量温度Taig作为实时测报钢水温度并实时输出。上述技术方案的改进是所述第3)步骤以第二次测温时间点为界，在第二次测溫前，实时i十算钢水的，在Il二次测丨温后，桉下式实时+十算钢水的Il二i十算温度T。，T1 = 7! + A加热χ W有功/ ( G钢水X仅)一O自然+ pm) Xtj G钢水
-，氩χ 吹氩/G钢水一φαιχGaiXβ/G钢水-qhχGsi/Gi钢水一炉χ
Gc / G钢水—(βηη X Gmn / Gis水—(f)cr X Gcr / (？钢水一 (fkloy X Galloy / G钢水y ne —钢水的自然温降补偿系数，桉下式计算^补偿=(T-T测量)Xt _，T—每次测温前一次的计算温度，其中，第二次测温前的计算温度T是第二次测溫前一次的第一计算温度T1,第二次测温后的计算温度T是新一次测温前一次的第二计算温度T。；以所沭第一计算温度T,和第二计算温度T。作为实时测报钢水温度并实时输出。本发明的LF精炼炉钢水温度实时测报方法在实时测报钢水温度过程中，不仅考虑了每次测温所得不同避SM^T3 数值的输入，而且实时追踪并输入钢水温度达到平衡之前自然温降系数的动杰数倌，相比现有LF精炼炉钢水温度测报过程只采用一次钢水初始测温的测量温度和一个固定自然温降系数,可以降低实时测报钢水温度与实际钢水温度之间的偏差，从而获得更准确的实时泖I报钢水温度。不仅如此，本发明的方法还进一步考虑了在实际炉次处理过程中，往往钢包使用次数等因素影响着钢水自然温降系数，并使计算得到的钢水自然温降系数存在一定的偏差通过创造件地引入自然温降补偿系数来弥补实时计算中钢水自然温降系数的偏差,实现实时调节补偿自然温降系数Y _，从而缩小实时泖服钢水温度与实际钢水温度之间的偏差及获得更精确的实时测报钢水温度,讲而有利于对电极加热时间的控制。需要说明的是，本发明的方法不仅含有算式计算的过程，而且在现有计算过程的基础上，加入动态参数及对参数的动态控制过程，并与人为测量形成互动，从而形成脱离一般计算的可控钢水温度实时测报过程。
下面结合附图对本发明的LF精炼炉钢水温度实时测报方法作进一步说明。图1是本发明实施例一的LF精炼炉钢水温度实时测报方法的流程图。图2是本发明实施例二的LF精炼炉钢水温度实时测报方法的流程图。
具体实施例方式实施例一本实施例的LF精炼炉钢水温度实时测报方法，其流程如图1所示，包括以下步骤1)利用现有LF精炼炉计算系统读取炉次处理的钢水重量Gfflt (吨/t)并实时读取以下步骤所需的炉次处理现有参数，同时由操作人员间隔(可以定时也可以不定时)测量钢水温度得到毎次测量的测量温度Tatt (°C )并输入现有LF精炼炉计算系统，炉次处理现有参数是t賴(min)---钢水和钢包之间温度达到平衡所需的时间(经验值)，
tM (min)---从炉次处理开始到当前的时间间隔(由现有LF精炼炉计算系统实时读取，随着时间的推移一直在增加，直到处理结束才停止计时)，t_ (min) —最近两次测温之间的时间间隔(由现有LF精炼炉计算系统实时读取)，、(min) —在最近一次对钢水测温以后所累计的时间(由现有LF精炼炉计算系统实时读取)，t _ (min)—在最近一次对钢水测温以后所累计的底吹氩的时间(由现有LF精炼炉计算系统实时读取)，Wia (Kwh)-在最近一次对钢水测温以后电极加热过程中所消耗的累计有功电耗(由现有LF精炼炉计算系统实时读取)，Gal、Gsi、G。、Gmn、Gcr, Galloy (kg)-—在最近一次对钢水测温以后加入铝合金、硅合金、 碳线、锰合金、铬合金和其它合金的累计重量(由现有LF精炼炉计算系统实时读取)，(pal、(psi、(Pc、ψτηη、炉“、ψαΙΙογ (°C /kg/t)—分别为加入每千克铝合金、硅合金、碳线、锰合金、铬合金和其它合金使吨钢温度改变的系数(经验值)，本实施例的取值如下表
权利要求
1.一种LF精炼炉钢水温度实时测报方法，其特征在于包括以下步骤1)利用现有LF精炼炉计算系统读取炉次处理的钢水重量Gitt并实时读取以下步骤所需的炉次处理现有参数，同时由操作人员间隔测量钢水温度得到每次测量的测量温度T3tt 并输入现有LF精炼炉计算系统，所述炉次处理现有参数是钢水和钢包之间温度达到平衡所需的时间， t ^a —从炉次处理开始到当前的时间间隔， t_s—最近两次测温之间的时间间隔， 、---在最近一次对钢水测温以后所累计的时间， tDi;S|—在最近一次对钢水测温以后所累计的底吹氩的时间， Ψ有功——在最近一次对钢水测温以后电极加热过程中所消耗的累计有功电耗， Gal、Gsi、G。、Gmn、G 、Gall。y(kg)—在最近一次对钢水测温以后加入铝合金、硅合金、碳线、 锰合金、铬合金和其它合金的累计重量，(Pal、(^i、ψο , (Pmn、(f>cr、件/御(°C /kg/t)—分别是加入每千克铝合金、 硅合金、碳线、锰合金、铬合金和其它合金使吨钢温度改变的系数， 入加热一电极加热的加热效率， Y吹氩---吹氩温降系数， α、β-----中间系数；2)在炉次处理开始时，按下式实时计算钢水的自然温降系数、_，当t_<= t^W,Y自然=Ymax— Y平衡Xt处理/t平衡，$ t处理> t平衡日 ，Y自然=Y平衡，Y钢水的最大自然温降系数，Y〒《---当钢包和钢水温度达到平衡时钢水的平衡自然温降系数；3)在每次测温后按设定间隔时间使用下式实时计算钢水的第一计算温度T1,Ti = !T测量+ Λ加热χ『有功/ ( Gi钢水χ oc) — /自然χ A / G钢水—；^ ； χ 次氩/ G钢水 —ψα X Gal X β / (7钢水—(β X Gsi / 钢水—Cffc 乂 Gcl (^钢水—(βηη X Gmn / 钢水—ψοτ X Gcr / C 钢水—(palloy X Galloy / G钢水以所述第一计算温度T1和测量温度T3 作为实时测报钢水温度并实时输出。
2.根据权利要求1所述LF精炼炉钢水温度实时测报方法，其特征在于所述第3)步骤以第二次测温时间点为界，在第二次测温前，实时计算钢水的第一计算温度T1 ；在第二次测温后，按下式实时计算钢水的第二计算温度T2,T2 = 71 量+ /I加热χ W有功/ (G钢水χ仅)—自然+ ^m) χ ι/ G钢水—J^km χ 吹g / Gi钢水—φ<αΥ· Gai υ. β I Gi钢水—(fhi χ / 钢水— Gc / 钢水一 ψηιη X Gmn / Gifi水一 ^r X Gcr / C 钢水一 ψαΙΙογ X Galloy / C 钢水Y钢水的自然温降补偿系数，按下式计算γ补偿=(τ_τ测量)X t间g，T---每次测温前一次的计算温度，其中，第二次测温前的计算温度T是第二次测温前一次的第一计算温度T1，第二次测温后的计算温度T是新一次测温前一次的第二计算温度 T2;以所述第一计算温度T1和第二计算温度T2作为实时测报钢水温度并实时输出。
3.根据权利要求2所述LF精炼炉钢水温度实时测报方法，其特征在于所述tf. (pal、(psi、ψο、(prrm、ψ^、ψα ^、Y吹氩、d、β、Y max和Y平衡均是经验值，所述入加热是固定值，所述t处理、t间隔、ti、t吹氩、W有功、Gal、Gsi、Gc、Gmn, Gcr和Gall。y均由现有LF精炼炉计算系统实时读取。
4.根据权利要求1-3之任一所述LF精炼炉钢水温度实时测报方法，其特征在于所述第3)步骤的设定间隔时间是10秒，所述夠/浙、ψο、ψητ 、 和弘/吻分别是-2. 50C /kg/t、-0. I0C /kg/t、3. 5°C /kg/t、2°C /kg/t、3°C /kg/t 和 2. 5°C /kg/t，所述 γ 吹氩是2. 1°C/min/t，所述α是0.225，所述β是0.9823。
全文摘要
本发明涉及一种LF精炼炉钢水温度实时测报方法，属于LF精炼炉钢水测温技术领域。该方法利用现有LF精炼炉计算系统读取钢水重量和炉次处理时的现有参数，并定时测量钢水的测量温度，炉次处理开始时，先实时计算钢水自然温降系数，再按设定间隔时间实时计算钢水在非测温时间段的计算温度；或者在第二次测温以后，先计算钢水的自然温降补偿系数，再实时计算每次测温时刻的计算温度，分别以非测温时间段的计算温度和测量温度或每次测温前一次的计算温度作为实时测报钢水温度并输出到现有LF精炼炉计算系统。该方法由于动态计算自然温降系数，而且进一步引入自然温降补偿系数以弥补钢水自然温降系数的偏差，从而相比现有技术可以获得更精确的实时钢水温度。
文档编号C21C7/00GK102277468SQ201010199979
公开日2011年12月14日 申请日期2010年6月12日 优先权日2010年6月12日
发明者孙玉军, 李卫东, 李娜, 马艳, 高建军 申请人:上海梅山钢铁股份有限公司