一种转炉终点磷含量预报方法
【技术领域】
[0001]本发明属于炼钢工艺领域，特别涉及一种用于转炉冶炼终点磷含量的预报方法。
【背景技术】
[0002]准确的转炉冶炼终点控制，是提高钢水质量，释放转炉产能，降低转炉冶炼成本的有效保证。因此，各种终点控制设备和方法应运而生。例如，通过副枪测试转炉冶炼过程的温度和碳含量，基于自动化炼钢动态模型预测转炉终点的温度和碳含量，冶炼终点再通过副枪测试钢水的氧电势和温度，通过氧电势计算钢水碳含量，判断钢水的碳含量和温度是否满足出钢要求。也有基于质谱仪分析转炉冶炼产生的烟气变化情况，预测炉内钢水碳成分，确定转炉吹氧终点时刻。副枪和质谱仪设备在转炉的应用，促进了自动化炼钢技术的快速发展，提高了转炉终点的控制水平。
[0003]但是，目前的自动化炼钢设备和模型对终点的预测和判断，主要还是钢水温度和碳含量，技术也取得了很大的进步，相对比较成熟。而对钢水其他成分的预测模型和手段较少。从炼钢厂转炉钢水质量不合改判的实际数据来看，因为钢水碳成分和温度不合而导致的钢种改判比例相当少，转炉钢水磷含量不合格是钢种改判的主要原因。
[0004]对于转炉终点磷的判断目前主要有四种方法，但都存在一定的局限性。一是依靠操作者在冶炼过程中观察火焰，判断造渣情况，依据经验判断转炉终点磷含量。这种方法受操作者的经验和个人技能影响较大，准确性不高。二是有副枪的条件下，依靠过程测试时，副枪取样化验分析的磷含量，预测转炉终点磷。这种方法一则必须有副枪装置，二则必须调整副枪过程测试的相关参数，保证取样的成功率。同时还必须保证在转炉终点结束时过程测试的试样分析完毕，才能对终点磷进行预测。三是终点取完样后，送化验室进行化验分析，涉及到取样、冷却、送样、制样、化验分析环节，所需时间都在5min以上，这期间高温钢水在炉内对炉衬浸泡侵蚀，同时损失温度，影响供钢节奏，降低了转炉作业效率。四是通过专门的定磷探头，通过测定钢水的磷电势与取样化验分析磷含量对比，积累大量数据进行回归分析，得到磷电势与钢水磷含量之间的函数关系式。这种方法需要专门的定磷探头，专门的测试装置和仪表，更重要的是由于钢水的磷电势较低，对定磷探头的偶丝必须有较高的灵敏性和稳定性，目前在行业内还处于试验阶段，未进行工业化推广应用。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种可提高磷含量预报准确性，避免钢种改判，减少温度损失，提高转炉作业率的转炉终点磷含量预报方法。
[0006]为此，本发明所采取的解决方案是:
[0007]—种转炉终点磷含量预报方法，其特征在于:
[0008]1、建立数据通讯与传输系统:
[0009]a、建立化验室与OPC(实现应用程序与各种工业控制设备之间高效、灵活进行数据读写的一种协议)服务器之间的通讯，进行铁水、钢水试样分析数据的传输。
[0010]b、建立转炉仪表PLC与OPC服务器之间的通讯，进行入炉铁水、废钢重量、转炉造渣物料重量冶炼基础数据的传输。
[0011]C、建立副枪PLC与OPC服务器之间的通讯，进行副枪测试数据的传输。
[0012]d、建立OPC服务器与数据库以及预报计算系统与数据库之间的连接。
[0013]2、转炉吹炼开始后，转炉终点磷预报计算系统从数据库中读取最新的500炉数据，这些数据包括:铁水成分、入炉铁水及废钢重量、转炉冶炼过程的各种造渣材料数量、TSC (转炉吹炼过程副枪测试用探头，包括测温、取样、结晶定碳三个方面的功能)测试后的吹氧量、TSC和TSO (转炉吹炼终点副枪测试用探头，包括测温、取样、测氧电势三个方面的功能)测试数据、转炉终点磷含量以及碳氧积。
[0014]3、转炉终点磷预报计算系统将读取的数据组成矩阵，以磷元素为Y列，其余数据组成因子矩阵，求解每列因子相应的参数。
[0015]4、转炉进行TSO测试时，将本炉的铁水成分、铁水重量、废钢种类及数量、转炉加入的造渣材料种类及对应数量、TSC测试数据、TSC测试后吹氧量、最近5炉碳氧积平均值、TSO测试结果通过各自的PLC存入到磷预报计算系统数据库。
[0016]5、磷预报计算系统数据库根据步骤(3)的方法求得参数，结合步骤(4)的实际数据，进行矩阵运算，求得转炉终点磷含量；并将预报结果数据回传至副枪PLC系统，在副枪输出TSO数据后，随即输出预报磷含量。
[0017]本发明的有益效果为:
[0018]1、克服人为判断缺陷，提高转炉终点磷含量预报的准确性，使预报磷含量与化验分析磷含量偏差在±0.003%范围的比例达到91.5%以内，有效减少由于磷元素不合导致的钢种改判问题。
[0019]2、缩短转炉终点至出钢期间的等待时间，不仅可减少终点钢水的温度损失，而且能减少高温钢水对炉衬的侵蚀程度；同时还可提高转炉的作业率，降低转炉支持系统的能源消耗。
【具体实施方式】
[0020]本发明转炉终点磷含量预报方法的具体内容为:
[0021]首先，建立数据通讯与传输系统，包括:
[0022]a、建立化验室与OPC服务器之间的通讯，以便进行铁水、钢水试样分析数据的传输。
[0023]b、建立转炉仪表PLC与OPC服务器之间的通讯，进行入炉铁水、废钢重量、转炉造渣物料重量冶炼基础数据的传输。
[0024]C、建立副枪PLC与OPC服务器之间的通讯，进行副枪测试数据的传输；
[0025]d、建立OPC服务器与数据库以及预报计算系统与数据库之间的连接。
[0026]其次，进行数据采集、计算求解和预测，具体方法为:
[0027]1、转炉吹炼开始后，转炉终点磷预报计算系统从数据库中读取最新的500炉数据，这些数据包括:铁水成分、入炉铁水及废钢重量、转炉冶炼过程的各种造渣材料数量、TSC测试后的吹氧量、TSC和TSO测试数据、转炉终点磷含量以及碳氧积。并保证转炉冶炼的各种物料称量精度控制在±10kg以内；转炉冶炼氧气流量及压力保持稳定，氧气实际流量与目标流量偏差不超过10%，实际压力与目标压力偏差不超过5%。
[0028]2、转炉终点磷预报计算系统将读取的数据组成矩阵，以磷元素为Y列，其余数据组成因子矩阵，求解每列因子相应的参数。
[0029]3、转炉进行TSO测试时，将本炉的铁水成分、铁水重量、废钢种类及数量、转炉加入的造渣材料种类及对应数量、TSC测试数据、TSC测试后吹氧量、最近5炉碳氧积平均值、TSO测试结果通过各自的PLC存入到磷预报计算系统数据库。
[0030]4、磷预报计算系统数据库根据步骤2的方法求得参数，结合步骤3的实际数据，进行矩阵运算，求得转炉终点磷含量，并将预报结果数据回传至副枪PLC系统，在副枪输出TSO数据后，随即输出预报磷含量。
[0031]下面结合实施例对本发明的数据采集、计算求解和预测过程作进一步说明。
[0032]实施例1:
[0033]1、吹氧前存储的本炉基本信息:
[0034]铁水信息:重量245t，温度 1375 °C，成分:C_4.65%，S1-0.43%，Mn-0.23%，P-0.122%, S-0.0034%。
[0035]废钢信息:普通废钢:18.5t，生铁:11.3t，渣钢:4.6t，粒铁:2.1t0
[0036]炉次间隔时间:66min。
[0037]钢种:SPHC ;钢种成品磷上限:0.020%。前5炉终点平均碳氧积:0.0027。
[0038]2、吹氧过程中存储的本炉基本信息:
[0039]造渣材料:活性石灰9.2t ;轻烧白云石3.2t ;生白云石:3.0t ;烧结矿:7.5t。
[0040]过程测试数据:温度-1611V,碳-0.34%ο
[0041]3、吹氧结束时存储的本炉基本信息:
[0042]吹氧总氧量:14566m3 ;
[0043]过程测试至吹氧终点的吹氧量:1874m3 ；
[0044]TSO 测试数据:温度-1679 °C，氧值-0.0661%。
[0045]4、本炉回归参数读取:
[0046]以TSO测试成功信号为触发信号，从数据库中读取近500炉的数据。每炉的数据包括步骤1-3中的数据和转炉终点化验磷含量，以终点磷含量为Y列，其余为变量因子，计算出本炉的磷预报参数。
[0047]5、预报磷含量:
[0048]根据步骤4计算出的各因子磷预报参数，结合步骤1-3的本炉数据，预报计算本炉终点磷含量0.0144%。显示在模型前台界面。并将预报磷含量存储到数据库中。
[0049]6、转炉终点化验分析磷0.0151%，将磷含量显示在模型前台界面，并存储到数据库中。
【主权项】
1.一种转炉终点磷含量预报方法，其特征在于: (1)、建立数据通讯与传输系统: a、建立化验室与OPC服务器之间的通讯，进行铁水、钢水试样分析数据的传输: b、建立转炉仪表PLC与OPC服务器之间的通讯，进行入炉铁水、废钢重量、转炉造渣物料重量冶炼基础数据的传输； C、建立副枪PLC与OPC服务器之间的通讯，进行副枪测试数据的传输: d、建立OPC服务器与数据库以及预报计算系统与数据库之间的连接； (2)、转炉吹炼开始后，转炉终点磷预报计算系统从数据库中读取最新的500炉数据，这些数据包括:铁水成分、入炉铁水及废钢重量、转炉冶炼过程的各种造渣材料数量、TSC测试后的吹氧量、TSC和TSO测试数据、转炉终点磷含量以及碳氧积； (3)、转炉终点磷预报计算系统将读取的数据组成矩阵，以磷元素为Y列，其余数据组成因子矩阵，求解每列因子相应的参数； (4)、转炉进行TSO测试时，将本炉的铁水成分、铁水重量、废钢种类及数量、转炉加入的造渣材料种类及对应数量、TSC测试数据、TSC测试后吹氧量、最近5炉碳氧积平均值、TSO测试结果通过各自的PLC存入到磷预报计算系统数据库； (5)、磷预报计算系统数据库根据步骤(3)的方法求得参数，结合步骤(4)的实际数据，进行矩阵运算，求得转炉终点磷含量；并将预报结果数据回传至副枪PLC系统，在副枪输出TSO数据后，随即输出预报磷含量。
【专利摘要】本发明提供一种转炉终点磷含量预报方法，分别建立OPC服务器与化验室、转炉仪表PLC、副枪PLC、数据库之间的通讯以及预报计算系统与数据库的连接。转炉吹炼开始后，转炉终点磷预报计算系统从数据库中读取最新的500炉数据，转炉终点磷预报计算系统将读取的数据组成矩阵，以磷元素为Y列，其余数据组成因子矩阵，求解每列因子相应参数。磷预报计算系统数据库根据各PLC提供的本炉物料及测试数据进行矩阵运算，求得转炉终点磷含量。本发明可提高转炉终点磷含量预报的准确性，有效减少磷元素不合导致的钢种改判问题，缩短转炉终点至出钢期间的等待时间，减少终点钢水的温度损失和炉衬的侵蚀程度，提高转炉的作业率，降低能源消耗。
【IPC分类】C21C5/30
【公开号】CN104894328
【申请号】CN201410079183
【发明人】徐国义, 牛兴明, 贾春辉, 赵雷, 李超, 魏春新, 王富亮, 金百刚
【申请人】鞍钢股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月5日