专利名称：一种辅助预报转炉炼钢终点的方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金领域，特别是提供了一种辅助预报转炉炼钢终点的方法。该方法适用于中小型转炉生产各种高、中、低碳钢产品。
背景技术：
1.转炉炼钢是目前世界上最主要的炼钢方法，其产钢量占总产钢量的60%以上，不断提高转炉炼钢终点的控制水平是冶金工作者所追求的目标。为了实现转炉炼钢终点控制高命中率的目标，转炉吹炼由以前的人工经验操作向自动化炼钢方向发展。目前，钢厂比较常用的方法是炼钢工艺数学模型结合动态检测设备，通过将检测设备采集到的冶炼过程信息反馈给炼钢数学模型，炼钢数学模型利用这些信息从而不断修正模型，达到提高终点命中率的目标。当前比较常用的检测手段有副枪、炉气分析和投弹法等。2.大型转炉可以采用副枪、炉气分析等动态检测设备，并结合相应的数学模型来实现转炉炼钢终点的精确命中；中小型转炉受转炉炉口的限制，无法安装副枪这种动态检测设备，而国内大部分中小型转炉没有安装炉气分析检测设备。3.对于这些缺乏动态检测设备的转炉来说，有些采用转炉投弹式检测技术，在不倒炉的情况下对转炉炼钢终点进行控制，但这种方法的设备投资费用较高；有些仍然采用人工经验判断终点，并根据倒炉取样分析得到的信息，对转炉炼钢终点进行控制，但此方法的转炉生产效率偏低，且终点命中率有限。因此，开发一种适应性强，预报准确率高的转炉炼钢终点辅助预报方法，对于提高中小型转炉炼钢的自动化控制水平具有重要意义。
发明内容
本发明的主要目的是，针对缺乏动态检测设备的中小型转炉，提供一种辅助预报转炉炼钢终点的方法，用于准确、快速地预报转炉炼钢终点，从而不断提高转炉炼钢的终点控制水平。针对缺乏动态检测设备的中小型转炉，本发明可以根据转炉吹炼初始金属料装入信息及终点钢水目标碳含量和温度计算各副原料加入量和氧耗量；根据吹炼过程信息对吹炼过程熔池钢水碳含量和温度进行实时计算；吹炼达到终点时计算钢水Mn、P和S元素含量，辅助操作人员准确预报转炉炼钢终点。本发明利用工业控制计算机和过程数据库来实现对转炉炼钢终点的辅助预报。其中，过程数据库与工业控制计算机相连接，为工业控制计算机的各模块计算提供数据支撑。一方面，过程数据库采集转炉冶炼过程数据，采集的数据项包括:冶炼初始转炉内各金属料的装入量，铁水的成分及温度，冶炼过程各副原料的加入量，氧枪枪位和氧流量等；另一方面，过程数据库记录工业控制计算机各模块的计算结果，记录的数据项包括:冶炼过程各副原料的预测加入量和加入时间 ，氧耗量预测值，吹炼过程熔池实时碳含量和温度的计算值，冶炼终点钢水各元素含量的预测值等。本发明涉及的工业控制计算机的运行模块主要包括副原料计算模块、氧耗量计算模块、冶炼过程熔池碳含量和温度计算模块以及冶炼终点元素含量预报模块，关于各模块的具体介绍如下:①副原料计算模块:此模块计算的前提是根据所冶炼钢种的目标成分确定转炉终渣成分，并获取该炉次装入金属料(铁水、废钢、生铁)成分、重量信息以及副原料成分信息。该模块依据转炉冶炼过程中熔池内的物料平衡，并作相应假设可以得到以下计算表达式。假定终渣中CaO基本都来自石灰和轻烧白云石，则有:
权利要求
1.一种辅助预报转炉炼钢终点的方法，其特征在于，针对缺乏动态检测设备的中小型转炉，本发明可以根据转炉吹炼初始金属料装入信息及终点钢水目标碳含量和温度计算各副原料加入量和氧耗量；根据吹炼过程信息对吹炼过程熔池钢水碳含量和温度进行实时计算；吹炼达到终点时计算钢水Mn、p和S元素含量，辅助操作人员准确预报转炉炼钢终点。
2.按照权利要求1所述的转炉炼钢终点辅助预报方法，其特征在于，该方法利用工业控制计算机和过程数据库来实现对转炉炼钢终点的辅助预报，其中，工业控制计算机用于实时计算并反馈吹炼过程与终点钢水Mn、P和S元素含量；过程数据库与工业控制计算机相连接，用于实时采集、记录吹炼过程数据，为工业控制计算机的运行提供数据支撑。
3.根据权利要求2所述的转炉炼钢终点辅助预报方法，其特征在于，工业控制计算机的运行模块包含副原料计算模块、氧耗量计算模块、冶炼过程熔池碳含量和温度计算模块和冶炼终点元素含量预报模块，各模块简介分别如下: (1)副原料计算模块，根据转炉冶炼过程终渣中Ca0、Si02和MgO成分的平衡原理，建立副原料计算模型，在获取铁水、废钢、生铁成分及重量信息的基础上，计算转炉冶炼过程石灰和轻烧白z 石的加入量； (2)氧耗量计算模块，利用主成分分析的方法建立氧耗量回归模型，根据转炉吹炼过程的氧平衡原理建立氧平衡模型，在氧耗量回归模型和氧平衡模型的基础上，分别加入相应的权重系数，建立氧耗量综合预报模型，用于在线预报转炉冶炼过程所需的氧耗量； (3)冶炼过程熔池碳含量和温度计算模块，利用传统脱碳三阶段理论，分别考虑转炉冶炼过程枪位、氧流量、温度、熔池内CO气体搅拌对熔池脱碳速率的影响，建立冶炼过程熔池脱碳模型，实时计算熔池钢水碳含量；根据转炉冶炼过程熔池内的热平衡原理，采用等分时间段的方法建立冶炼过程熔池温度变化模型，实时计算熔池钢水温度； (4)冶炼终点元素含量预报模块，`采用数据挖掘的方法，在分析现场大量生产数据的基础上，结合主成分分析法分别建立转炉冶炼终点Mn、P、和S含量预报模型，用于在线预报转炉冶炼终点钢水Mn、P、和S含量。
全文摘要
一种辅助预报转炉炼钢终点的方法，属于钢铁冶金领域。本发明针对缺乏动态检测设备的中小型转炉，利用工业控制计算机和过程数据库，可以根据转炉吹炼初始金属料装入信息及终点钢水目标碳含量和温度计算各副原料加入量和氧耗量；根据吹炼过程信息对吹炼过程熔池碳含量和温度进行实时计算；吹炼达到终点时计算钢水Mn、P和S元素含量。将该方法应用于80t转炉生产实际，从试验结果可以看出本发明提供的方法对转炉炼钢终点钢水成分与温度的预报值与实测值接近，可辅助操作人员准确控制转炉炼钢终点，从而不断提高转炉炼钢的终点控制水平。
文档编号C21C5/30GK103103309SQ20131002638
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月24日 优先权日2013年1月24日
发明者刘青, 汪宙, 王彬, 王宝, 刘孝山, 王刚, 谢飞鸣, 李红卫, 卢新春 申请人:北京科技大学