一种基于数据分析的电弧炉冶炼过程合金收得率修正方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数据分析的电弧炉冶炼过程合金收得率修正方法，通过建立数学模型，以大量实际冶炼相关数据为基础，使用数学分析的方法对影响收得率的因素进行分析研究，动态实时的为模型修正参数，为预报与修正合金元素收得率提供了一个简易直接的方法。同时，为了给该方法提供支撑，开发相应合金元素收得率修正软件系统，实现现场操作的快速直观的指导，最终实现合金料用量的精确控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电弧炉炼钢领域，特别涉及一种基于数据分析的电弧炉冶炼过程合金收得率修正方法。
技术介绍
电弧炉冶炼特殊钢的过程中，精炼炉需要添加多种合金料来调整钢液的成分达到钢种的技术标准要求，合金料使用量是根据初炼钢水成分、钢种要求，结合合金元素收得率计算得出的。实际钢铁企业生产过程中收得率是通常根据一段较长时间内的合金加料记录统计得出的，或者简单根据冶炼状态进行分类，没有实时体现出各冶炼炉次之间氧含量等因素的差异，降低了合金料用量的精确度。国内也对钢液氧含量对合金收得率的影响做出了研究，也得出了一些关系式，但是通常是冶炼事后的分析与工艺参数改进，并且针对不同冶炼条件下均进行合金收得率的影响分析研究，提高了工作量与成本。由于炼钢过程的快节奏，通常缺乏精炼座包的钢液氧含量测定，忽视脱氧工艺差异对收得率的细小影响。同时，缺乏一个成型直观的软件系统作为支撑，难以实现现场实际快速的指导参考。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种可以提高精炼过程中合金料用量的精确控制的基于数据分析的电弧炉冶炼过程合金收得率修正方法。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是，一种基于数据分析的电弧炉冶炼过程合金收得率修正方法，包括以下步骤：步骤一：采集修正合金元素收得率的相关数据，包括合金成分数据、钢液成分数据和合金加料数据，其中钢液成分数据包括精炼炉座包成分数据与精炼炉结束成分数据；步骤二：待电弧炉精炼座包、脱氧结束，将所采集的精炼炉座包成分数据代入氧含量预测模型中得到座包钢液预测氧含量，氧含量预测模型为：其中ωO(C)为根据碳氧平衡与钢液中碳含量得出的钢液氧含量，ωO(Si)为根据硅氧平衡与钢液中硅含量得出的钢液氧含量，ωO(Al)为根据铝氧平衡与钢液中铝含量得出的钢液氧含量，fC、fSi、fAl为对应线性关系的斜率影响因子；步骤三：根据预测的氧含量对各合金元素收得率进行预测，其中An为实际生产中所采用的合金元素；步骤四、同时根据当前冶炼的钢种，从钢种收得率数据库中查询相应钢种的收得率数值步骤五、综合考虑与根据相应的参数m对实际的该炉次的收得率进行预测修正：所述的一种基于数据分析的电弧炉冶炼过程合金收得率修正方法，所述的步骤二中，ωO(C)的计算式为：ωO(C)＝KC-O/ωC其中KC-O为碳氧平衡常数，ωC为钢液中实际C含量；ωO(Si)的计算式为：ωO(Si)=KSi-O/ωSi]]>其中KSi-O为硅氧平衡常数，ωSi为钢液中实际Si含量；ωAl的计算式为：ωO(A1)=KAl-O/(ωA1)23]]>其中KAl-O为铝氧平衡常数，ωAl为钢液中实际Al含量。所述的一种基于数据分析的电弧炉冶炼过程合金收得率修正方法，fC、fSi、fAl这三个对应线性关系的斜率影响因子通过下面的拟合关系式获得：ωO＝KC-fCωCωO＝KSi-fSiωSiωO＝KAl-fAlωAl其中KC、KSi、KAl是对应拟合的线性关系式的常数。所述的一种基于数据分析的电弧炉冶炼过程合金收得率修正方法，所述的步骤四中，钢种收得率数据库的建立是通过数据采集汇总历史上合金成分数据、钢液成分数据、合金加料数据与钢水重量数据，核算出各炉次各元素的收得率情况，再进行分钢种汇总，得出每种钢种各元素收得率的推荐值。所述的一种基于数据分析的电弧炉冶炼过程合金收得率修正方法，步骤五中相应的参数m的取值为0.3～0.7。本专利技术的技术效果在于，通过建立数学模型，以大量实际冶炼相关数据为基础，使用数学分析的方法对影响收得率的因素进行分析研究，动态实时的为模型修正参数，为预报与修正合金元素收得率提供了一个简易直接的方法。同时，为了给该方法提供支撑，开发相应合金元素收得率修正软件系统，实现现场操作的快速直观的指导，最终实现合金料用量的精确控制。下面结合附图对本专利技术作进一步说明。附图说明图1为本专利技术的流程示意图。具体实施方式LF炉座包钢液氧含量预测模型为了研究高温钢液中各元素对氧含量的影响，对其主要涉及到的热力学进行分析，从理论上研究各元素与氧元素的亲和力大小，得出C、Si、Al三种对氧含量影响大的元素，列举了相关的热力学关系式，如式(1)～式(3)所示，文中ΔGθ是标准吉布斯自由能，单位为J/mol。[C]+[O]＝CO(g)ΔGθ＝-23430-39.20T(1)[Si]+2[O]＝SiO2(l)ΔGθ＝-570580+215.82T(2)2[Al]+3[O]＝Al2O3(s)ΔGθ＝-1202070+386.28T(3)1)、氧含量理论分析钢液中的氧含量不是单独受到一个平衡反应的影响，根据热力学原理与相关反应的吉布斯自由能得出相应温度下的平衡常数，分别单独根据碳氧平衡常数KC-O、硅氧平衡常数KSi-O、铝氧平衡常数KAl-O计算氧含量值：1)根据碳氧平衡与钢液中碳含量得出的钢液氧含量：ωO(C)＝KC-O/ωC(4)2)根据硅氧平衡与钢液中硅含量得出的钢液氧含量:ωO(Si)=KSi-O/ωSi---(5)]]>3)根据铝氧平衡与钢液中铝含量得出的钢液氧含量:ωO(A1)=KAl-O/(ωA1)23---(6)]]>2)、氧含量预测为了定量确定不同元素(C、Si、Al)对座包氧的影响权重(影响因子)，对座包氧进行取样分析。结合实际生产过程中大量的座包成分数据，分别对实际C、Si、Al含量(ωC、ωSi、ωAl)与实际氧含量ωO进行线性耦合，得出座包氧含量与C、Si、Al三种元素的线性关系式：ωO＝KC-fCωC(7)ωO＝KSi-fSiωSi(8)ωO＝KAl-fAlωAl(9)其中对应线性关系的斜率fC、fSi、fAl为相应的影响因子。根据针对不同平衡条件下计算的氧含量(式1～3)与综合考虑对应统计得出的影响因子，得出氧含量的预测值公式为：2、LF炉合金元素收得率预测模型电弧炉出钢后与LF炉冶炼过程中需要向钢水中添加合金来调整钢液成分，同时合金收得率不是固定不变的，会受到炉内的钢液成分(主要是氧含量)的影响。为了得到准确的元素收得率，实时精确的指导合金加料操作，建立一个钢液氧含量与合金元素收得率的关系式。钢液氧含量升高，元素收得率降低。为了定量的研究钢液中氧含量对LF炉精炼过程元素收得率的影响，通过设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于数据分析的电弧炉冶炼过程合金收得率修正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：采集修正合金元素收得率的相关数据，包括合金成分数据、钢液成分数据和合金加料数据，其中钢液成分数据包括精炼炉座包成分数据与精炼炉结束成分数据；步骤二：待电弧炉精炼座包、脱氧结束，将所采集的精炼炉座包成分数据代入氧含量预测模型中得到座包钢液预测氧含量，氧含量预测模型为：其中ωO(C)为根据碳氧平衡与钢液中碳含量得出的钢液氧含量，ωO(Si)为根据硅氧平衡与钢液中硅含量得出的钢液氧含量，ωO(Al)为根据铝氧平衡与钢液中铝含量得出的钢液氧含量，fC、fSi、fAl为对应线性关系的斜率影响因子；步骤三：根据预测的氧含量对各合金元素收得率进行预测，其中An为实际生产中所采用的合金元素；步骤四、同时根据当前冶炼的钢种，从钢种收得率数据库中查询相应钢种的收得率数值步骤五、综合考虑与根据相应的参数m对实际的该炉次的收得率进行预测修正：

【技术特征摘要】
1.一种基于数据分析的电弧炉冶炼过程合金收得率修正方法，其特征在
于，包括以下步骤：
步骤一：采集修正合金元素收得率的相关数据，包括合金成分数据、钢
液成分数据和合金加料数据，其中钢液成分数据包括精炼炉座包成分数据与
精炼炉结束成分数据；
步骤二：待电弧炉精炼座包、脱氧结束，将所采集的精炼炉座包成分数
据代入氧含量预测模型中得到座包钢液预测氧含量，氧含量预测模型为：
其中ωO(C)为根据碳氧平衡与钢液中碳含量得出的钢液氧含量，ωO(Si)为
根据硅氧平衡与钢液中硅含量得出的钢液氧含量，ωO(Al)为根据铝氧平衡与钢
液中铝含量得出的钢液氧含量，fC、fSi、fAl为对应线性关系的斜率影响因子；
步骤三：根据预测的氧含量对各合金元素收得率进行预测，
其中An为实际生产中所采用的合金元素；
步骤四、同时根据当前冶炼的钢种，从钢种收得率数据库中查询相应钢
种的收得率数值步骤五、综合考虑与根据相应的参数m对实际的该炉次的收
得率进行预测修正：
2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的电弧炉冶炼过程合金收得
率修正方法，其特征在于，所述的步骤二中，ωO(C)的计算式为：
ωO(C)＝KC-O/ωC其中KC-O为碳氧平衡常数，ωC为钢液中实际C含量；
ωO(Si)的计算式为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凌志，朱荣，姜涛，李光辉，郭宇峰，范晓慧，黄柱成，杨永斌，张元波，李骞，陈许玲，朱忠平，彭志伟，徐斌，甘敏，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43