电弧炉熔炼阶段判定方法及系统的制作方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及电弧炉熔炼阶段判定领域，尤其涉及一种电弧炉熔炼阶段判定方法及 系统。
【背景技术】：
[0002] 电弧炉炼钢是通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能，以电极端部和炉料之间发 生的电弧为热源进行炼钢的电热设备。在电弧炉炼钢工艺中，从通电开始到炉料熔清为止 为熔化期。通电后电极和固体炉料起弧使炉料熔化，电极逐渐下降，到电极同炉底钢液直接 起弧为止。然后电极开始随液面上升而缓慢升起，直到炉料全部熔清。炉料的熔化过程大 体可分为四个阶段：起弧阶段，穿井阶段，电极上升阶段，熔化末了阶段。
[0003] 起弧阶段，这个阶段会出现不起弧和经常断弧现象，电弧频繁出现截断和重新燃 弧。这段时间比较短一般不超过3分钟。这段时间由于炉温较低、大多为轻薄料，电弧燃烧 不稳定且噪声很大。
[0004] 穿井阶段，是指电弧稳定后电极开始下降直到炉底的这段时间。由于电弧四周的 炉料迅速熔化在电极自动调节器的作用下，电极始终要和炉料保持一定的距离，电极随着 炉料的熔化不断下降在炉料中打出3个洞类似生活中的打井所以称为"穿井"。这一阶段电 弧完全被炉料包围起来，热量绝大部分被炉料吸收。穿井阶段经常会发生炉料倒塌，电流、 电压都极不稳定。
[0005] 电极上升阶段，电极穿井到底后，炉底已形成熔池，部分熔化的石灰及部分元素氧 化所生成的氧化物，在钢面上形成一层熔渣。此时电弧在熔池上面平稳的燃烧，电弧产生的 噪音逐渐减小。四周的炉料受到电弧的辐射热而熔化，炉底钢液的增加使液面增高，电极逐 渐上升。
[0006] 熔化末了阶段，炉料被熔化四分之三后，电弧也不能被炉料遮蔽，三相电极下的高 温区也连成一片，远离电弧的低温区部分炉料尚未熔化，电极波动逐渐平稳。
[0007] 根据工艺情况，电弧电流和电弧电压的波动幅度是随着熔炼四个阶段进行而幅度 逐渐减小的。电弧炉炼钢的不同阶段呈现不同的控制特点，然而现有技术无法自动判定电 弧炉熔炼阶段，如果所有阶段按同一控制策略，将导致电弧电流和电弧电压的波动幅度加 大，熔炼时噪音特别大，对电网的冲击加大，无功损失大等一系列问题。
【发明内容】
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[0008] 针对现有技术的缺陷，本发明提供一种电弧炉熔炼阶段的判定方法及系统，能够 自动判定电弧炉熔炼阶段，实现对电弧炉电极更好的控制。
[0009] -方面，本发明提供一种电弧炉熔炼阶段判定方法，包括：
[0010] 根据电弧炉熔炼阶段的历史电弧电压数据或电弧电流数据，建立历史数据主成分 分析模型，计算所述电弧炉熔炼阶段的置信区间边界；
[0011] 实时采集当前电弧炉熔炼的电弧电压数据或电弧电流数据，根据所述历史数据主 成分分析模型，计算所述当前电弧炉熔炼阶段的预测误差平方和；
[0012] 计算所述当前电弧炉熔炼阶段的置信区间边界与预测误差平方和的差值，得到所 述差值的正值最小者所对应的电弧炉熔炼阶段判定为当前电弧炉熔炼阶段；
[0013] 所述电弧炉熔炼阶段包括：起弧阶段、穿井阶段、上升阶段和熔化阶段。
[0014] 可选地，根据电弧炉熔炼阶段的历史电弧电压数据和电弧电流数据，建立历史数 据主成分分析模型，具体为：
[0015] 对所述电弧炉熔炼阶段的历史电弧电压数据或电弧电流数据标准化处理，根据主 成分分析方法，建立历史数据主成分分析模型。
[0016] 可选地，所述预测误差平方和通过下式计算，
【主权项】
1. 一种电弧炉熔炼阶段判定方法，其特征在于，包括： 根据电弧炉熔炼阶段的历史电弧电压数据或电弧电流数据，建立历史数据主成分分析 模型，计算所述电弧炉熔炼阶段的置信区间边界； 实时采集当前电弧炉熔炼的电弧电压数据或电弧电流数据，根据所述历史数据主成分 分析模型，计算所述当前电弧炉熔炼阶段的预测误差平方和； 计算所述当前电弧炉熔炼阶段的置信区间边界与预测误差平方和的差值，得到所述差 值的正值最小者所对应的电弧炉熔炼阶段判定为当前电弧炉熔炼阶段； 所述电弧炉熔炼阶段包括：起弧阶段、穿井阶段、上升阶段和熔化阶段。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据电弧炉熔炼阶段的历史电弧电压数 据或电弧电流数据，建立历史数据主成分分析模型，具体为： 对所述电弧炉熔炼阶段的历史电弧电压数据或电弧电流数据标准化处理，根据主成分 分析方法，建立历史数据主成分分析模型。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预测误差平方和通过下式计算，
其中，所述⑴为所述当前电弧炉熔炼的电弧电压数据或电弧电流数据向量 为根据所述历史数据主成分分析模型获得的重构数据向量，1为所述历史数据主成分分析 模型选取的主成分个数。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述置信区间边界通过下式计算，
其中，所述c α通过正态分布表获取，所述h ^通过下式计算，
其中，所述θρ 02和Θ 3通过下式计算，
其中，λ 所述历史数据协方差阵的特征值，m为所述历史数据中原变量的个数。
5. -种电弧炉熔炼阶段判定系统，其特征在于，包括： 历史数据主成分分析模型建立单元，用于根据电弧炉熔炼阶段的历史电弧电压数据 或电弧电流数据，建立历史数据主成分分析模型，计算所述电弧炉熔炼阶段的置信区间边 界； 实时数据采集单元，用于实时采集当前电弧炉熔炼的电弧电压数据或电弧电流数据， 根据所述历史数据主成分分析模型，计算所述当前电弧炉熔炼阶段的预测误差平方和； 当前电弧炉熔炼阶段判定单元，用于计算所述当前电弧炉熔炼阶段的置信区间边界与 预测误差平方和的差值，得到所述差值的正值最小者所对应的电弧炉熔炼阶段判定为当前 电弧炉熔炼阶段； 所述电弧炉熔炼阶段包括：起弧阶段、穿井阶段、上升阶段和熔化阶段。
【专利摘要】本发明的一种电弧炉熔炼阶段判定方法及系统，根据电弧炉熔炼阶段的历史电弧电压数据或电弧电流数据，建立历史数据主成分分析模型，计算所述电弧炉熔炼阶段的置信区间边界，实时采集当前电弧炉熔炼的电弧电压数据或电弧电流数据，根据所述历史数据主成分分析模型，计算所述当前电弧炉熔炼阶段的预测误差平方和，计算所述当前电弧炉熔炼阶段的置信区间边界与预测误差平方和的差值，得到所述差值的正值最小者所对应的电弧炉熔炼阶段判定为当前电弧炉熔炼阶段，该方法能够自动判定电弧炉熔炼阶段，实现对电弧炉电极更好的控制。
【IPC分类】C21C5-52
【公开号】CN104531947
【申请号】CN201410811374
【发明人】陈晓波, 杨英华, 秦树凯
【申请人】东北大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月23日