一种转炉喷吹CO2钢液成分与温度实时动态预测的方法技术

一种转炉喷吹CO2钢液成分与温度实时动态预测方法，包括建立转炉喷吹CO2钢液成分与温度预测模型数据库；建立转炉喷吹CO2钢液成分与温度实时预测模型，按照不同时间段的底吹、顶吹气体种类、比例和流量进行类别划分，使用不同子模型对各类别进行实时预测；根据转炉喷吹CO2钢液成分与温度实时动态预测模型实时预测钢液成分与温度；剔除异常炉次数据后实时更新数据库，并在一定条件下进行修正项的修正。本发明专利技术对转炉喷吹CO2冶炼过程的钢液成分与温度实时动态预测，解决了原有转炉喷吹O2模型的不适用造成的冶炼周期延长、终点成分预测不准确、转炉终点过氧化和原材料的浪费，缩短了冶炼时间，降低了生产成本，避免了转炉喷吹CO2的黑箱与经验操作，提高了终点命中率。提高了终点命中率。提高了终点命中率。

【技术实现步骤摘要】
一种转炉喷吹CO2钢液成分与温度实时动态预测的方法


[0001]本专利技术属于转炉炼钢钢液成分与温度预测
，具体涉及一种转炉喷吹CO2钢液成分与温度实时动态预测方法。

技术介绍

[0002]转炉炼钢是钢铁生产中最重要的环节之一，转炉炼钢过程脱磷、脱碳及熔池升温任务主要依赖于供氧完成。随着冶炼节奏的加快、供氧强度亦不断提高，易引起脱磷不稳定、烟尘量过大、钢液过氧化严重等问题。基于此，一些研究者开始在转炉炼钢中通过顶吹与底吹混入一定比例的CO2作为稀释与弱氧化剂，并顺利完成了炼钢任务。为了达到更好的冶炼效果，需要结合不同吹炼时间段CO2的反应特性与转炉冶金任务，针对性地制定CO2喷吹工艺。转炉冶炼过程按时间顺序主要完成化渣、脱硅、脱锰、脱磷、脱碳等任务，由于CO2在转炉冶炼中相比于氧气主要表现为吸热效应，为了更好地调控熔池温度，完成对应时间段的冶金任务，一般将整个吹炼时间划分为几个时间段，在不同时间段内调控喷吹CO2的流量与比例。目前国内已有部分钢厂转炉喷吹CO2，并使用分段式控制CO2的流量与比例，取得了良好的冶金效果。
[0003]由于此前转炉不喷吹CO2，原有的钢液成分与温度预测模型均未考虑并无法预测喷吹CO2带来的输入碳原子、氧原子造成的物料平衡与反应的吸热效应造成的能量平衡的变化，在加入补热剂时往往因为无从参考造成补热剂浪费；此外由于原有模型未考虑到喷吹CO2带入的氧原子，使用CO2代替部分O2后，模型认为降低了O2流量，预测的吹炼时间增加，转炉终点过氧化严重，冶炼时间延长；并且转炉喷吹CO2工艺在不同吹炼阶段所使用的工艺参数不同，造成原有的预测模型预测命中率明显下降，转炉喷吹CO2时取得的冶金效果不稳定。
[0004]若能对转炉喷吹CO2钢液成分与温度实时动态预测，有根据地设定与调整CO2在钢液中的喷吹参数，在不同时期使用不同的CO2比例、流量，针对性地完成转炉冶炼任务，并增强搅拌、控制终点过氧化、减少烟尘产生量，准确地预测钢液实时成分与温度，可以将CO2在转炉中的作用发挥的更加出色，有助于提高炼钢厂的生产效率。

技术实现思路

[0005]针对以上问题，本专利技术提出一种转炉喷吹CO2钢液成分与温度实时动态预测方法，考虑了转炉喷吹CO2在不同吹炼时间段反应特性与冶金任务的不同造成的CO2喷吹工艺的变化，并将各个时间段的CO2喷吹工艺分类，建立了对应分类预测子模型。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种转炉喷吹CO2钢液成分与温度实时动态预测方法，其整体实现方式是：考虑了转炉喷吹CO2在不同吹炼时间段反应特性与冶金任务的不同造成的CO2喷吹工艺的变化，将各个时间段的CO2喷吹工艺分类，使用对应分类的包含平衡计算项与修正项的预测模型，实现对转炉喷吹CO2过程钢液成分与温度的实时动态预测。
[0008]如上所述转炉喷吹CO2钢液成分与温度实时动态预测方法，具体包括以下步骤：
[0009]步骤1：建立转炉喷吹CO2钢液成分与温度预测模型数据库；
[0010]步骤1.1：获取转炉冶炼中从铁水入炉到钢水出炉之间整个过程的历史数据与应用该模型剔除后的实时数据；
[0011]步骤1.1.1：获取各个钢种转炉终点出钢目标碳元素含量、目标硅元素含量、目标锰元素含量、目标磷元素含量和目标硫元素含量；
[0012]步骤1.1.2：获取各个钢种冶炼过程中铁水成分、铁水温度、铁水重量、废钢成分、废钢温度、废钢加入重量、出钢成分、出钢温度和出钢重量；
[0013]步骤1.1.3：获取各种辅料成分、辅料温度和各个钢种冶炼过程中各种辅料加入重量与加入时刻；
[0014]步骤1.1.4：获取各个时刻底吹气体种类、底吹气体比例、底吹气体总流量、底吹气体温度与底吹气体总量；
[0015]步骤1.1.5：获取各个时刻顶吹气体种类、顶吹气体比例、顶吹气体总流量、顶吹气体温度与顶吹气体总量；
[0016]步骤1.1.6：获取各个时刻炉内液面高度与氧枪高度；
[0017]步骤1.1.7：获取各个时刻炉气流量、炉气温度和炉气中各成分比例；
[0018]步骤1.1.8：获取各炉次吹炼时间与冶炼时间。
[0019]步骤1.2：将获取的各个炉次的数据按照目标碳元素含量、目标硅元素含量、目标锰元素含量、目标磷元素含量和目标硫元素含量的组合进行分类处理；
[0020]步骤1.2.1：转炉终点出钢基准目标碳元素含量、硅元素含量、锰元素含量、磷元素含量和硫元素含量分别记为mC0、mSi0、mMn0、mP0和mS0；
[0021]步骤1.2.2：若(1+xa)mC0≤目标碳元素含量＜(1+(x+1)a)mC0，该钢种目标碳元素含量记为mC(x+1)；若(1
‑
(x+1)a)mC0≤目标碳元素含量＜(1
‑
xa)mC0，该钢种目标碳元素含量记为mC
‑
(x+1)。
[0022]步骤1.2.3：若(1+xb)mSi0≤目标硅元素含量＜(1+(x+1)b)mSi0，该钢种目标硅元素含量记为mSi(x+1)；若(1
‑
(x+1)b)mSi0≤目标硅元素含量＜(1
‑
xb)mSi0，该钢种目标硅元素含量记为mSi
‑
(x+1)。
[0023]步骤1.2.4：若(1+xc)mMn0≤目标锰元素含量＜(1+(x+1)c)mMn0，该钢种目标锰元素含量记为mMn(x+1)；若(1
‑
(x+1)c)mMn0≤目标锰元素含量＜(1
‑
xc)mMn0，该钢种目标锰元素含量记为mMn
‑
(x+1)。
[0024]步骤1.2.5：若(1+xd)mP0≤目标磷元素含量＜(1+(x+1)d)mP0，该钢种目标磷元素含量记为mP(x+1)；若(1
‑
(x+1)d)mP0≤目标磷元素含量＜(1
‑
xd)mP0，该钢种目标磷元素含量记为mP
‑
(x+1)。
[0025]步骤1.2.6：若(1+xe)mS0≤目标硫元素含量＜(1+(x+1)e)mS0，该钢种目标硫元素含量记为mS(x+1)；若(1
‑
(x+1)e)mS0≤目标硫元素含量＜(1
‑
xe)mS0，该钢种目标硫元素含量记为mS
‑
(x+1)；
[0026]x为非负整数；a、b、c、d和e为正数。
[0027]步骤1.2.7：将各个钢种目标碳元素含量、目标硅元素含量、目标锰元素含量、目标磷元素含量和目标硫元素含量按照步骤1.2.1～步骤1.2.6进行记录，钢种目标碳元素含
量、目标硅元素含量、目标锰元素含量、目标磷元素含量和目标硫元素含量等记符相同的归为一类。
[0028]步骤2：建立转炉喷吹CO2钢液成分与温度实时预测模型；
[0029]步骤2.1：建立转炉喷吹CO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转炉喷吹CO2钢液成分与温度实时动态预测方法，其特征在于，考虑了转炉喷吹CO2在不同吹炼时间段反应特性与冶金任务的不同造成的CO2喷吹工艺的变化，将各个时间段的CO2喷吹工艺分类，使用对应分类的包含平衡计算项与修正项的预测模型，实现对转炉喷吹CO2过程钢液成分与温度的实时动态预测。2.根据权利要求1所述的一种转炉喷吹CO2钢液成分与温度实时动态预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立转炉喷吹CO2钢液成分与温度预测模型数据库；步骤1.1：获取转炉冶炼中从铁水入炉到钢水出炉之间整个过程的历史数据与应用该模型剔除后的实时数据；步骤1.1.1：获取各个钢种转炉终点出钢目标碳元素含量、目标硅元素含量、目标锰元素含量、目标磷元素含量和目标硫元素含量；步骤1.1.2：获取各个钢种冶炼过程中铁水成分、铁水温度、铁水重量、废钢成分、废钢温度、废钢加入重量、出钢成分、出钢温度和出钢重量；步骤1.1.3：获取各种辅料成分、辅料温度和各个钢种冶炼过程中各种辅料加入重量与加入时刻；步骤1.1.4：获取各个时刻底吹气体种类、底吹气体比例、底吹气体总流量、底吹气体温度与底吹气体总量；步骤1.1.5：获取各个时刻顶吹气体种类、顶吹气体比例、顶吹气体总流量、顶吹气体温度与顶吹气体总量；步骤1.1.6：获取各个时刻炉内液面高度与氧枪高度；步骤1.1.7：获取各个时刻炉气流量、炉气温度和炉气中各成分比例；步骤1.1.8：获取各炉次吹炼时间与冶炼时间；步骤1.2：将获取的各个炉次的数据按照目标碳元素含量、目标硅元素含量、目标锰元素含量、目标磷元素含量和目标硫元素含量的组合进行分类处理；步骤1.2.1：转炉终点出钢基准目标碳元素含量、硅元素含量、锰元素含量、磷元素含量和硫元素含量分别记为mC0、mSi0、mMn0、mP0和mS0；步骤1.2.2：若(1+xa)mC0≤目标碳元素含量＜(1+(x+1)a)mC0，该钢种目标碳元素含量记为mC(x+1)；若(1
‑
(x+1)a)mC0≤目标碳元素含量＜(1
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xa)mC0，该钢种目标碳元素含量记为mC
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(x+1)；步骤1.2.3：若(1+xb)mSi0≤目标硅元素含量＜(1+(x+1)b)mSi0，该钢种目标硅元素含量记为mSi(x+1)；若(1
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(x+1)b)mSi0≤目标硅元素含量＜(1
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xb)mSi0，该钢种目标硅元素含量记为mSi
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(x+1)；步骤1.2.4：若(1+xc)mMn0≤目标锰元素含量＜(1+(x+1)c)mMn0，该钢种目标锰元素含量记为mMn(x+1)；若(1
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(x+1)c)mMn0≤目标锰元素含量＜(1
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xc)mMn0，该钢种目标锰元素含量记为mMn
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(x+1)；步骤1.2.5：若(1+xd)mP0≤目标磷元素含量＜(1+(x+1)d)mP0，该钢种目标磷元素含量记为mP(x+1)；若(1
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(x+1)d)mP0≤目标磷元素含量＜(1
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xd)mP0，该钢种目标磷元素含量记为mP
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(x+1)；步骤1.2.6：若(1+xe)mS0≤目标硫元素含量＜(1+(x+1)e)mS0，该钢种目标硫元素含量
记为mS(x+1)；若(1
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(x+1)e)mS0≤目标硫元素含量＜(1
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xe)mS0，该钢种目标硫元素含量记为mS
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(x+1)；x为非负整数；a、b、c、d和e为正数；步骤1.2.7：将各个钢种目标碳元素含量、目标硅元素含量、目标锰元素含量、目标磷元素含量和目标硫元素含量按照步骤1.2.1～步骤1.2.6进行记录，钢种目标碳元素含量、目标硅元素含量、目标锰元素含量、目标磷元素含量和目标硫元素含量记符相同的归为一类；步骤2：建立转炉喷吹CO2钢液成分与温度实时预测模型；步骤2.1：建立转炉喷吹CO2钢液成分实时预测模型；步骤2.1.1：将转炉吹炼时期按时间分为n个时间段，记为N1～Nn，每个时间段可不相等；n为正整数；步骤2.1.2：将每个时间段按底吹气体种类、底吹气体比例范围、底吹气体流量范围、顶吹气体种类、顶吹气体比例范围和顶吹气体流量范围进行分类，类别分别记为Ci，并调用步骤1.2中的数据进行匹配；i为正整数；步骤2.1.3：依据物料平衡，转炉预测实时碳元素含量rtC＝转炉收入碳元素含量项
‑
转炉支出碳元素含量项+修正碳元素含量项，并与各类别Ci匹配，建立子模型；步骤2.1.4：依据物料平衡，转炉预测实时硅元素含量rtSi＝转炉收入硅元素含量项
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转炉支出硅元素含量项+修正硅元素含量项，并与各类别Ci匹配，建立子模型；步骤2.1.5：依据物料平衡，转炉预测实时锰元素含量rtMn＝转炉收入锰元素含量项
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转炉支出锰元素含量项+修正锰元素含量项，并与各类别Ci匹配，建立子模型；步骤2.1.6：依据物料平衡，转炉预测实时磷元素含量rtP＝转炉收入磷元素含量项
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转炉支出磷元素含量项+修正磷元素含量项，并与各类别Ci匹配，建立子模型；步骤2.1.7：依据物料平衡，转炉预测实时硫元素含量rtS＝转炉收入硫元素含量项
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转炉支出硫元素含量项+修正硫元素含量项，并与各类别Ci匹配，建立子模型；修正碳元素含量项、修正硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：董凯，董建锋，朱荣，魏光升，刘福海，冯超，姜娟娟，夏韬，张庆南，杨华鹏，赵鸿琛，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：