一种转炉终点磷含量的预测方法及装置

申请号 CN202410090326.1 申请日 2024-01-23 公开(公告)号 CN117935968A 公开(公告)日 2024-04-26
申请人 湖南镭目科技有限公司; 中天钢铁集团有限公司; 发明人 田陆; 王昆鹏; 罗辉林; 张天; 柯凯;
摘要 本 发明 公开了一种转炉终点磷含量的预测方法及装置,涉及炼 钢 领域,包括:获取当 前炉 次及当前炉次之前的历史炉次的运行数据;根据当前炉次的运行数据确定当前炉次的理论最大磷含量;根据历史炉次的运行数据确定历史炉次的理论最大磷含量;根据当前炉次和历史炉次的运行数据确定当前炉次的热 力 学影响系数;根据历史炉次的理论最大磷含量、当前炉次的理论最大磷含量、当前炉次的 热力学 影响系数及历史炉次的转炉终点的磷含量预测当前炉次的转炉终点的磷含量。在得到当前炉次的运行数据后自动对磷含量进行预测,相较于人工判断,得到的结果更加准确。在预测完成后无需等待化验样本,即可进行下一步的出钢操作,缩短转炉 冶炼 时间,提高转炉的生产效率。
权利要求

1.一种转炉终点磷含量的预测方法,其特征在于,包括:
获取当前炉次及当前炉次之前的历史炉次的运行数据,所述运行数据包括炼的原料的重量、炼钢过程中加入的辅料的重量及转炉终点温度
根据所述当前炉次的运行数据确定所述当前炉次的理论最大磷含量;
根据所述历史炉次的运行数据确定所述历史炉次的理论最大磷含量;
根据所述当前炉次和所述历史炉次的运行数据确定所述当前炉次的热学影响系数;
根据所述历史炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的热力学影响系数及所述历史炉次的转炉终点的磷含量预测当前炉次的转炉终点磷含量。
2.如权利要求1所述的转炉终点磷含量的预测方法,其特征在于,获取当前炉次及当前炉次之前的历史炉次的运行数据之后,还包括:
根据预先设置的边界条件,将炼钢的原料的重量不在预设重量区间、转炉终点温度不在预设温度区间或转炉终点的磷含量超过磷含量上限的历史炉次的运行数据去除;
其中,所述炼钢的原料包括、废钢及生铁
3.如权利要求1所述的转炉终点磷含量的预测方法,其特征在于,根据所述当前炉次的运行数据确定所述当前炉次的理论最大磷含量,包括:
根据第一理论磷含量确定关系式 确定当前炉次转炉熔池钢水磷的理
max
论最大含量P ;
根据所述历史炉次的运行数据确定所述历史炉次的理论最大磷含量,包括:
根据第二理论磷含量确定关系式 确定历史炉次转炉熔池钢水磷的
k,max
理论最大含量P ;
根据所述当前炉次和所述历史炉次的运行数据确定所述当前炉次的热力学影响系数,包括:
根据所述历史运行数据、所述当前运行数据及热力学影响系数关系式
确定当前炉次的热力学
影响系数K;
根据所述历史炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的热力学影响系数及所述历史炉次的转炉终点的磷含量预测当前炉次的转炉终点的磷含量,包括:
根据预测关系式 确定当前炉次的转炉终点的磷含量[P];
其中, 为所述历史炉次的磷装入量, 为所述历史炉次的熔池内的钢水重量,
为所述当前炉次的磷装入量,Wbath为所述当前炉次的的熔池内的钢水重量,K为热力学k
影响系数,[P]为所述历史炉次的转炉终点的磷含量。
4.如权利要求3所述的转炉终点磷含量的预测方法,其特征在于,所述当前炉次的磷装入量的确定过程包括:
根据第一磷装入量关系式 确定所述当前炉次的磷
装入量;
所述历史炉次的磷装入量的确定过程包括:
根据第二磷装入量关系式 确定所述历史炉次的
磷装入量;
其中,WHM为所述当前炉次的铁水重量,HMP为所述当前炉次的铁水的磷含量,WSC为所述k
当前炉次的废钢重量,WHMK为所述历史炉次的铁水重量,HMP为所述历史炉次的铁水的磷含量。
5.如权利要求3所述的转炉终点磷含量的预测方法,其特征在于,所述运行数据还包括终渣质量、终点成分及终渣成分;
其中,所述终点成分包括终点含量,所述终渣成分包括终渣含量;
所述热力学影响系数的确定过程包括:
根据所述历史运行数据、所述当前运行数据及热力学影响系数关系式
确定热力学影响系数;
其中,Wslag为所述当前炉次的终渣质量, 为所述历史炉次的终渣质量,T为所述当前k
炉次的转炉终点温度,T为所述历史炉次的转炉终点温度,C为所述当前炉次的转炉终点的k
碳含量,C为所述历史炉次的转炉终点的碳含量,CaO为所述当前炉次的终渣中的氧化钙的k k
质量,CaO为所述历史炉次的终渣中的氧化钙的质量,B为所述当前炉次的终渣度,B为所述历史炉次的终渣碱度,c1为终点温度对脱磷的影响系数;c2为终点碳含量对脱磷的影响系数;c3为终渣氧化钙含量对脱磷的影响系数;c4为终渣碱度对脱磷的影响系数;c5为渣量对脱磷的影响系数。
6.如权利要求5所述的转炉终点磷含量的预测方法,其特征在于,所述运行数据还包括铁水重量,所述炼钢过程中加入的辅料包括石灰、轻烧白石、石灰石、生白云石及矿石中的一种或多种的组合;
所述当前炉次的终渣碱度的确定过程包括:
根据氧化钙质量确定关系式WCaO=WLime*KLCaO*CLime+WLimeStone*KLSCaO*CLimeStone+WBDolo*KBCaO*CBDolo+WRDolo*KRCaO*CRDolo+WOre*KOCaO*COre确定当前炉次炼钢过程中加入的辅料中的氧化钙的重量;
根据二氧化质量确定关系式WSiO2=WLime*KLSiO2*CLime+WLimeStone*KLSSiO2*CLimeStone+WBDolo*KBSiO2*CBDolo+WDolo*KRSiO2*CRDolo+WOre*KOSiO2*COre+(WHM*HMSi+(WSC‑WCP)*0.15+WCP*0.35)*60/28*
10确定当前炉次炼钢过程中加入的辅料中的二氧化硅的重量;
根据第一终渣碱度关系式B=WCaO/WSiO2确定所述当前炉次的终渣碱度;
其中,CaO=WCaO/Wslag,WCaO为所述当前炉次的氧化钙装入重量,WLime为所述当前炉次的石灰装入重量,KLCaO为所述石灰中氧化钙的含量,CLime为所述石灰的收得率,WLimeStone为所述当前炉次的石灰石装入重量,KLSCaO为所述石灰石中氧化钙的含量,CLimeStone为所述石灰石的收得率,WBDolo为所述当前炉次轻烧白云石装入重量,KBCaO为所述轻烧白云石中氧化钙的含量,CBDolo为所述轻烧白云石的收得率,WRDolo为所述当前炉次生白云石装入重量,KRCaO为所述生白云石中氧化钙的含量,CRDolo为所述生白云石的收得率,WOre为所述当前炉次矿石装入重量,KOCaO为所述矿石中氧化钙的含量,COre为所述矿石的收得率,其中,WSiO2为所述当前炉次二氧化硅装入重量,KLSiO2为所述石灰中二氧化硅的含量;KLSSiO2为所述石灰石中二氧化硅的含量;KBSiO2为所述轻烧白云石中二氧化硅的含量KRSiO2为所述生白云石中二氧化硅的含量;
KOSiO2为所述矿石中二氧化硅的含量;WHM为所述当前炉次的铁水重量;HMSi为所述当前炉次的铁水硅含量;WSC为所述当前炉次废钢重量;WCP为所述当前炉次生铁重量,B为所述当前炉次的终渣碱度;
所述历史炉次的终渣碱度的确定过程包括:
k
根据第二终渣碱度关系式 确定所述历史炉次的终渣碱度B。
7.如权利要求6所述的转炉终点磷含量的预测方法,其特征在于,炼钢的原料的重量包括铁水重量、废钢重量及生铁重量;
所述当前炉次的终渣重量确定过程包括:
根据第一终渣重量关系式Wslag=(WFlux+WHMS)/Cslag确定所述当前炉次的炉次终渣重量;
所述历史炉次的终渣重量确定过程包括:
根据第二终渣重量关系式 确定所述历
史炉次的终渣重量;
其中,WFlux为所述当前炉次的辅料有效加入重量,WHMS为所述当前炉次的铁水废钢生成k
渣量,Cslag为渣量计算系数,WHMK为所述历史炉次的铁水重量,HMMn为所述历史炉次的铁水k
的锰含量;MnO为所述历史炉次的终渣中氧化锰的含量;
所述当前炉次的熔池的钢水重量的确定过程包括:
根据第一钢水重量关系式Wbath=(WHM+WSC)*Cbath确定所述当前炉次的熔池的钢水重量;
其中,WHM为所述当前炉次的铁水的重量,Cbath为钢水收得率;
所述历史炉次的熔池的钢水重量的确定过程包括:
根据第二钢水重量关系式 确定所述历史炉次的熔池的钢水重
量;
其中,WSCK为所述历史炉次的废钢重量。
8.如权利要求7所述的转炉终点磷含量的预测方法,其特征在于,所述当前炉次的辅料有效加入重量的确定过程包括:
根据辅料重量关系式WFlux=WLime*Clime+WLimeStoneCLimeStone+WBDolo*CBDolo+WRDolo*CRDolo+WOre*COre确定所述当前炉次辅料有效加入重量;
其中,WFlux为所述当前炉次辅料有效加入重量;
所述当前炉次的铁水废钢生成渣量的确定过程包括:
根据生成渣量关系式WHMS=(WHM*HMSi+(WSC‑WCP)*0.15+WCP*0.35)*60/28*10+(WHM*HMMn*
71/55*10)+(WHM*HMP*142/80*10)确定所述当前炉次的铁水废钢生成渣量;
其中,HMSi为所述当前炉次的铁水硅含量,HMP为所述当前炉次的铁水磷含量,HMMn为所述当前炉次的铁水锰含量。
9.如权利要求1至8任一项所述的转炉终点磷含量的预测方法,其特征在于,获取当前炉次及当前炉次之前的历史炉次的运行数据,包括:
获取当前炉次及当前炉次之前的多个所述历史炉次的运行数据;
根据所述历史炉次的运行数据确定所述历史炉次的理论最大磷含量,包括:
根据各个所述历史炉次的运行数据分别确定各个所述历史炉次的理论最大磷含量;
根据所述历史炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的理论最大磷含量及所述历史炉次的转炉终点的磷含量预测当前炉次的转炉终点的磷含量,包括:
根据各个所述历史炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的理论最大磷含量及各个所述历史炉次的转炉终点的磷含量分别预测多个当前炉次的转炉终点的磷含量;
将预测得到的多个所述当前炉次的转炉终点的磷含量取平均值;
将所述平均值作为所述当前炉次的转炉终点的磷含量。
10.一种转炉终点磷含量的预测装置,其特征在于,包括:
存储器,用于存储计算机程序
处理器,用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9任一项所述转炉终点磷含量的预测方法的步骤。

说明书全文

一种转炉终点磷含量的预测方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及炼领域,特别是涉及一种转炉终点磷含量的预测方法及装置。

背景技术

[0002] 钢中的磷元素会使钢产生冷脆现象,即降低钢的塑性和冲击韧性,所以常被视为钢中的有害元素,需要在转炉冶炼过程中进行脱除。随着钢种的质量要求越来越高,磷含量的控制要求也越来越高。转炉炼钢工艺是将水冶炼成符合要求的钢水,转炉终点是指转炉炼钢过程中,通过控制吹时间和供氧量,使得钢水温度和成分在吹炼结束时符合要求的操作技术。终点控制的目标是:终点钢水的、磷、硫含量和温度应达到所炼钢种要求的内控范围。当终点碳、磷含量偏高、终点温度偏低时可以采取补吹操作使终点碳、磷含量和温度达到内控范围。但当终点磷、硫含量过高时,无法通过补吹操作补救,就需要进行改判,将所炼钢种改为内控范围更大的其他钢种,即更改生产计划。从钢厂转炉终点需要补吹或改判的炉次数据统计,因为终点钢水磷含量超内控上限的炉次占比更大。所以,转炉终点磷含量的准确控制十分重要。在相关技术中可以采用两种方式进行确定转炉炼钢终点磷含量的判断。第一种是操作工根据个人经验判断终点磷含量是否到达目标要求。这种方法严重依赖操作工的个人经验水平,而且准确度不高。第二种是转炉吹炼结束后进行倒炉取样,将样本送到化验室进行化验分析,在化验结果出来后再确定是否出钢或补吹,这也是目前钢厂最主流的方法。这种方法最稳妥,但在转炉终点等样所需时间长,会影响转炉的生产节奏,降低转炉的生产效率。
[0003] 所以一种准确且快速的对转炉终点磷含量的预测方法对于炼钢行业是十分重要的。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种转炉终点磷含量的预测方法及装置,自动对磷含量进行预测,相较于人工进行判断得到的结果更加准确。同时,在得到当前炉次的运行数据后对当前炉次的磷含量进行预测,在预测完成后无需等待化验样本,便可进行下一步的出钢操作,缩短转炉冶炼时间,提高转炉的生产效率。
[0005] 为解决上述技术问题,本发明提供了一种转炉终点磷含量的预测方法,包括:
[0006] 获取当前炉次及当前炉次之前的历史炉次的运行数据,所述运行数据包括炼钢的原料的重量、炼钢过程中加入的辅料的重量及转炉终点温度;
[0007] 根据所述当前炉次的运行数据确定所述当前炉次的理论最大磷含量;
[0008] 根据所述历史炉次的运行数据确定所述历史炉次的理论最大磷含量;
[0009] 根据当前炉次和历史炉次的运行数据确定当前炉次的热学影响系数;
[0010] 根据所述历史炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的热力学影响系数及所述历史炉次的转炉终点的磷含量预测当前炉次的转炉终点磷含量。
[0011] 另一方面,获取当前炉次及当前炉次之前的历史炉次的运行数据之后,还包括:
[0012] 根据预先设置的边界条件,将炼钢的原料的重量不在预设重量区间、转炉终点温度不在预设温度区间或转炉终点的磷含量超过磷含量上限的历史炉次的运行数据去除;
[0013] 其中,所述炼钢的原料包括铁水、废钢及生铁
[0014] 另一方面,根据所述当前炉次的运行数据确定所述当前炉次的理论最大磷含量,包括:
[0015] 根据第一理论磷含量确定关系式 确定当前炉次转炉熔池钢水磷max
的理论最大含量P ;
[0016] 根据所述历史炉次的运行数据确定所述历史炉次的理论最大磷含量,包括:
[0017] 根据第二理论磷含量确定关系式 确定历史炉次转炉熔池钢水k,max
磷的理论最大含量P ;
[0018] 根据当前炉次和历史炉次的运行数据确定当前炉次的热力学影响系数,包括:
[0019] 根据所述历史运行数据、所述当前运行数据及热力学影响系数关系式
[0020] 确定当前炉次的热力学影响系数K;
[0021] 根据所述历史炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的热力学影响系数及所述历史炉次的转炉终点的磷含量预测当前炉次的转炉终点的磷含量,包括:
[0022] 根据预测关系式 确定当前炉次的转炉终点的磷含量[P];
[0023] 其中, 为所述历史炉次的磷装入量, 为所述历史炉次的熔池内的钢水重量, 为所述当前炉次的磷装入量,Wbath为所述当前炉次的的熔池内的钢水重量,K为k
热力学影响系数,[P]为所述历史炉次的转炉终点的磷含量。
[0024] 另一方面,所述当前炉次的磷装入量的确定过程包括:
[0025] 根据第一磷装入量关系式 确定所述当前炉次的磷装入量;
[0026] 所述历史炉次的磷装入量的确定过程包括:
[0027] 根据第二磷装入量关系式 确定所述历史炉次的磷装入量;
[0028] 其中,WHM为所述当前炉次的铁水重量,HMP为所述当前炉次的铁水的磷含量,WSC为k所述当前炉次的废钢重量,WHMK为所述历史炉次的铁水重量,HMP为所述历史炉次的铁水的磷含量。
[0029] 另一方面,所述运行数据还包括终渣质量、终点成分及终渣成分;
[0030] 其中,所述终点成分包括终点碳含量,所述终渣成分包括终渣氧化含量;
[0031] 所述热力学影响系数的确定过程包括:
[0032] 根据所述历史运行数据、所述当前运行数据及热力学影响系数关系式确定热力学影响系数;
[0033] 其中,Wslag为所述当前炉次的终渣质量, 为所述历史炉次的终渣质量,T为所述k当前炉次的转炉终点温度,T为所述历史炉次的转炉终点温度,C为所述当前炉次的转炉终k
点的碳含量,C 为所述历史炉次的转炉终点的碳含量,CaO为所述当前炉次的终渣中的氧化k k
钙的质量,CaO为所述历史炉次的终渣中的氧化钙的质量,B为所述当前炉次的终渣度,B为所述历史炉次的终渣碱度,c1为终点温度对脱磷的影响系数;c2为终点碳含量对脱磷的影响系数;c3为终渣氧化钙含量对脱磷的影响系数;c4为终渣碱度对脱磷的影响系数;c5为渣量对脱磷的影响系数。
[0034] 另一方面,所述运行数据还包括铁水重量,所述炼钢过程中加入的辅料包括石灰、轻烧白石、石灰石、生白云石及矿石中的一种或多种的组合;
[0035] 所述当前炉次的终渣碱度的确定过程包括:
[0036] 根据氧化钙质量确定关系式WCaO=WLime*KLCaO*CLime+WLimeStone*KLSCaO*CLimeStone+WBDolo*KBCaO*CBDolo+WRDolo*KRCaO*CRDolo+WOre*KOCaO*COre确定当前炉次炼钢过程中加入的辅料中的氧化钙的重量;
[0037] 根据二氧化质量确定关系式WSiO2=WLime*KLSiO2*CLime+WLimeStone*KLSSiO2*CLimeStone+WBDolo*KBSiO2*CBDolo+WDolo*KRSiO2*CRDolo+WOre*KOSiO2*COre+(WHM*HMSi+(WSC‑WCP)*0.15+WCP*0.35)*60/28*10确定当前炉次炼钢过程中加入的辅料中的二氧化硅的重量;
[0038] 根据第一终渣碱度关系式B=WCaO/WSiO2确定所述当前炉次的终渣碱度;
[0039] 其中,CaO=WCaO/Wslag,WCaO为所述当前炉次的氧化钙装入重量,WLime为所述当前炉次的石灰装入重量,KLCaO为所述石灰中氧化钙的含量,CLime为所述石灰的收得率,WLimeStone为所述当前炉次的石灰石装入重量,KLSCaO为所述石灰石中氧化钙的含量,CLimeStone为所述石灰石的收得率,WBDolo为所述当前炉次轻烧白云石装入重量,KBCaO为所述轻烧白云石中氧化钙的含量,CBDolo为所述轻烧白云石的收得率,WRDolo为所述当前炉次生白云石装入重量,KRCaO为所述生白云石中氧化钙的含量,CRDolo为所述生白云石的收得率,WOre为所述当前炉次矿石装入重量,KOCaO为所述矿石中氧化钙的含量,COre为所述矿石的收得率,其中,WSiO2为所述当前炉次二氧化硅装入重量,KLSiO2为所述石灰中二氧化硅的含量;KLSSiO2为所述石灰石中二氧化硅的含量;KBSiO2为所述轻烧白云石中二氧化硅的含量KRSiO2为所述生白云石中二氧化硅的含量;KOSiO2为所述矿石中二氧化硅的含量;WHM为所述当前炉次的铁水重量;HMSi为所述当前炉次的铁水硅含量;WSC为所述当前炉次废钢重量;WCP为所述当前炉次生铁重量,B为所述当前炉次的终渣碱度;
[0040] 所述历史炉次的终渣碱度的确定过程包括:
[0041] 根据第二终渣碱度关系式 确定所述历史炉次的终渣碱度Bk。
[0042] 另一方面,炼钢的原料的重量包括铁水重量、废钢重量及生铁重量;
[0043] 所述当前炉次的终渣重量确定过程包括:
[0044] 根据第一终渣重量关系式Wslag=(WFlux+WHMS)/Cslag确定所述当前炉次的炉次终渣重量;
[0045] 所述历史炉次的终渣重量确定过程包括:
[0046] 根据第二终渣重量关系式 确定所述历史炉次的终渣重量;
[0047] 其中,WFlux为所述当前炉次的辅料有效加入重量,WHMS为所述当前炉次的铁水废钢k生成渣量,Cslag为渣量计算系数,WHMK为所述历史炉次的铁水重量,HMMn 为所述历史炉次的k
铁水的锰含量;MnO为所述历史炉次的终渣中氧化锰的含量;
[0048] 所述当前炉次的熔池的钢水重量的确定过程包括:
[0049] 根据第一钢水重量关系式Wbath=(WHM+WSC)*Cbath确定所述当前炉次的熔池的钢水重量;
[0050] 其中,WHM为所述当前炉次的铁水的重量,Cbath为钢水收得率;
[0051] 所述历史炉次的熔池的钢水重量的确定过程包括:
[0052] 根据第二钢水重量关系式 确定所述历史炉次的熔池的钢水重量;
[0053] 其中,WSCK为所述历史炉次的废钢重量。
[0054] 另一方面,所述当前炉次的辅料有效加入重量的确定过程包括:
[0055] 根据辅料重量关系式WFlux=WLime*Clime+WLimeStoneC LimeStone+WBDolo*CBDolo+WRDolo*CRDolo+WOre*COre确定所述当前炉次辅料有效加入重量;
[0056] 其中,WFlux为所述当前炉次辅料有效加入重量;
[0057] 所述当前炉次的铁水废钢生成渣量的确定过程包括:
[0058] 根据生成渣量关系式WHMS=(WHM*HMSi+(WSC‑WCP)*0.15+WCP*0.35)*60/28*10+(WHM*HMMn*71/55*10)+(WHM*HMP*142/80*10)确定所述当前炉次的铁水废钢生成渣量;
[0059] 其中,HMSi为所述当前炉次的铁水硅含量,HMP为所述当前炉次的铁水磷含量,HMMn为所述当前炉次的铁水锰含量。
[0060] 另一方面,获取当前炉次及当前炉次之前的历史炉次的运行数据,包括:
[0061] 获取当前炉次及当前炉次之前的多个所述历史炉次的运行数据;
[0062] 根据所述历史炉次的运行数据确定所述历史炉次的理论最大磷含量,包括:
[0063] 根据各个所述历史炉次的运行数据分别确定各个所述历史炉次的理论最大磷含量;
[0064] 根据当前炉次和各个历史炉次的运行数据确定当前炉次的热力学影响系数;
[0065] 根据所述历史炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的热力学影响系数及所述历史炉次的转炉终点的磷含量预测当前炉次的转炉终点的磷含量,包括:
[0066] 根据各个所述历史炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的理论最大磷含量及各个所述历史炉次的转炉终点的磷含量分别预测多个当前炉次的转炉终点的磷含量;
[0067] 将预测得到的多个所述当前炉次的转炉终点的磷含量取平均值;
[0068] 将所述平均值作为所述当前炉次的转炉终点的磷含量。
[0069] 为解决上述技术问题,本发明还提供了一种转炉终点磷含量的预测装置,其特征在于,包括:
[0070] 存储器,用于存储计算机程序
[0071] 处理器,用于执行所述计算机程序时实现上述转炉终点磷含量的预测方法的步骤。
[0072] 本发明公开了一种转炉终点磷含量的预测方法及装置,涉及炼钢领域,包括:获取当前炉次及当前炉次之前的历史炉次的运行数据;根据当前炉次的运行数据确定当前炉次的理论最大磷含量;根据历史炉次的运行数据确定历史炉次的理论最大磷含量;根据当前炉次和历史炉次的运行数据确定当前炉次的热力学影响系数;根据历史炉次的理论最大磷含量、当前炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的热力学影响系数及历史炉次的转炉终点的磷含量预测当前炉次的转炉终点的磷含量。在得到当前炉次的运行数据后自动对磷含量进行预测,相较于人工进行判断,得到的结果更加准确。在预测完成后无需等待化验样本,即可进行下一步的出钢操作,缩短转炉冶炼时间,提高转炉的生产效率。附图说明
[0073] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0074] 图1为本发明提供的一种转炉终点磷含量的预测方法的流程图
[0075] 图2为本发明提供的一种转炉终点磷含量的预测装置的结构示意图。

具体实施方式

[0076] 本发明的核心是提供一种转炉终点磷含量的预测方法及装置,自动对磷含量进行预测,相较于人工进行判断得到的结果更加准确。同时,在得到当前炉次的运行数据后对当前炉次的磷含量进行预测,在预测完成后无需等待化验样本,便可进行下一步的出钢操作,缩短转炉冶炼时间,提高转炉的生产效率。
[0077] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0078] 图1为本发明提供的一种转炉终点磷含量的预测方法的流程图,该转炉终点磷含量的预测方法包括:
[0079] S11:获取当前炉次及当前炉次之前的历史炉次的运行数据,运行数据包括炼钢的原料的重量、炼钢过程中加入的辅料的重量及转炉终点温度;
[0080] 钢中的磷元素会使钢产生“冷脆”现象,即降低钢的塑性和冲击韧性,所以常被视为钢中的有害元素,需要在转炉冶炼过程中进行脱除。随着钢种的质量要求越来越高,钢水磷含量的控制要求也越来越高。从钢厂转炉终点需要补吹或改判的炉次数据统计,因为终点钢水磷含量超内控上限的炉次占比更大。转炉终点磷含量的准确控制重要性甚至超过对转炉终点温度和终点碳含量的控制。
[0081] 目前,用于转炉炼钢终点磷含量判断方法主要有两类。一是操作工根据个人经验判断终点磷含量是否到达目标要求。这种方法严重依赖操作工的个人经验水平,而且准确度不高。二是转炉吹炼结束后进行倒炉取样,将样本送到化验室进行化验分析,在化验结果出来后再确定是否出钢或补吹,这也是目前钢厂最主流的方法。这种方法最稳妥,但在转炉终点等样所需时间长,会影响转炉的生产节奏,降低转炉的生产效率。
[0082] 本申请采用当前炉次之前的历史炉次的运行数据对当前炉次的转炉终点的磷含量进行预测。
[0083] 具体的,考虑到物质守恒定律,物质并不会凭空的产生以及消失,即磷元素既然会在最终生产得到的物质中检测到,说明磷元素一定是炼钢的原料和炼钢过程中加入的辅料中携带的,继而导致转炉终点有磷元素的存在。所以获取到的运行数据中需要包括炼钢的原料的重量和炼钢过程中加入的辅料的重量。转炉终点的温度会影响磷元素的生成,所以运行数据也需要获取到转炉终点温度。
[0084] 以当前炉次前六个历史炉次为例,获取当前炉次前连续六个炉次的运行数据,同时还要确定每个历史炉次的转炉终点的磷含量,从而进行后续对当前炉次的预测。
[0085] S12:根据当前炉次的运行数据确定当前炉次的理论最大磷含量;
[0086] S13:根据历史炉次的运行数据确定历史炉次的理论最大磷含量;
[0087] 理论最大磷含量应该与炼钢的原料的重量、炼钢过程中加入的辅料的重量及转炉终点温度相关,炼钢的原料及炼钢过程中加入的辅料中的磷含量越高,最终的转炉终点的磷含量就会越高。
[0088] 在炼钢炉运行时,理论最大磷含量与实际磷含量之间会有偏差,导致偏差出现的原因可能是温度,也可能是其他的因素。根据历史炉次的理论最大磷含量与实际转炉终点的磷含量之间对比,再结合当前炉次的理论最大磷含量就可以对当前炉次的转炉终点的磷含量进行预测。
[0089] S14:根据当前炉次和历史炉次的运行数据确定当前炉次的热力学影响系数;
[0090] S15:根据历史炉次的理论最大磷含量、当前炉次的理论最大磷含量、当前炉次的热力学影响系数及历史炉次的转炉终点的磷含量预测当前炉次的转炉终点的磷含量。
[0091] 相关技术还会使用终点磷含量预报模型对转炉终点磷含量进行预报。这种方法能节省大量时间,提高转炉的生产效率,但对模型的准确度要求很高。目前常见的终点磷含量预报模型是使用各种机器学习算法(神经网络、集成学习等),依据采集的大量数据构建模型。这种模型需要大量数据,在数据量充足且原料比较稳定的前提下,有较高的准确性;但在实际生产中,钢厂的生产条件波动很大,因此该模型的适应性较差。
[0092] 本申请获取到当前炉次之前的近期的历史炉次的意义是历史炉次与本炉次的炉况条件差不多,转炉炉况是一个很难量化的条件,使用近期的历史炉次进行计算,就能绕过这个难点,再将采集到的数据进行相关计算。
[0093] 本发明公开了一种转炉终点磷含量的预测方法,涉及炼钢领域,包括:获取当前炉次及当前炉次之前的历史炉次的运行数据;根据当前炉次的运行数据确定当前炉次的理论最大磷含量;根据历史炉次的运行数据确定历史炉次的理论最大磷含量;根据当前炉次和历史炉次的运行数据确定当前炉次的热力学影响系数;根据历史炉次的理论最大磷含量、当前炉次的理论最大磷含量、当前炉次的热力学影响系数及历史炉次的转炉终点的磷含量预测当前炉次的转炉终点的磷含量。在得到当前炉次的运行数据后自动对磷含量进行预测,相较于人工进行判断,得到的结果更加准确。相较于大数据模型,可以避免复杂炉况的影响,采用少量历史炉次运行数据即可完成当前炉次终点磷含量的计算。在预测完成后无需等待化验样本,即可进行下一步的出钢操作,缩短转炉冶炼时间,提高转炉的生产效率。
[0094] 在上述实施例的基础上:
[0095] 在一些实施例中,获取当前炉次及当前炉次之前的历史炉次的运行数据之后,还包括:
[0096] 根据预先设置的边界条件,将炼钢的原料的重量不在预设重量区间、转炉终点温度不在预设温度区间或转炉终点的磷含量超过磷含量上限的历史炉次的运行数据去除;
[0097] 其中,炼钢的原料包括铁水、废钢及生铁。
[0098] 此步骤中,首先剔除存在缺失值的数据;如果运行数据中的项目有缺失,则将该缺失项目对应的历史炉次的运行数据全部删除。
[0099] 然后设置好相关计算数据的边界条件对历史数据进行过滤,这些都是为了确保后续进行增量计算时使用的数据是在正常范围内。设置的边界条件有:铁水重量区间为105~130t,废钢重量的区间为15~40t,铁水硅含量的区间为0.1~0.75%,终点温度的区间为
1540~1680℃,终点锰含量的区间为0.02~0.2%,终点磷含量小于终点磷内控上限。
[0100] 当运行数据不满足边界条件或存在缺失,需要将该历史炉次对应的运行数据删除,然后再补上一个历史炉次。以六个历史炉次为例,若当前炉次为第N炉次,那么就需要获取第N‑1炉次、第N‑2炉次、第N‑3炉次、第N‑4炉次、第N‑5炉次及第N‑6炉次,如果第N‑2炉次有数据缺失或不满足边界条件,那么将第N‑7炉次作为历史炉次,知道补齐六个无数据缺失且所有的运行数据均在边界条件范围内即可。
[0101] 在一些实施例中,根据当前炉次的运行数据确定当前炉次的理论最大磷含量,包括:
[0102] 根据第一理论磷含量确定关系式 确定当前炉次转炉熔池钢水磷max
的理论最大含量P ;
[0103] 根据历史炉次的运行数据确定历史炉次的理论最大磷含量,包括:
[0104] 根据第二理论磷含量确定关系式 确定历史炉次转炉熔池钢水k,max
磷的理论最大含量P ;
[0105] 根据所述历史运行数据、所述当前运行数据及热力学影响系数关系式
[0106] 确定当前炉次的热力学影响系数K;
[0107] 根据所述历史炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的热力学影响系数及所述历史炉次的转炉终点的磷含量预测当前炉次的转炉终点的磷含量,包括:
[0108] 根据历史炉次的理论最大磷含量、当前炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的热力学影响系数及历史炉次的转炉终点的磷含量预测当前炉次的转炉终点的磷含量,包括:
[0109] 根据预测关系式 确定当前炉次的转炉终点的磷含量[P];
[0110] 其中, 为历史炉次的磷装入量, 为历史炉次的熔池内的钢水重量,k
为当前炉次的磷装入量,Wbath为当前炉次的的熔池内的钢水重量,K为热力学影响系数,[P]为历史炉次的转炉终点的磷含量。
[0111] 理论磷含量应该为投入的全部的含磷元素的重量与钢水重量的比值。那么历史炉次的理论最大磷含量应该为历史炉次的磷装入量与历史炉次的熔池内的钢水重量的比值。当前炉次的理论最大磷含量应该为当前炉次的磷装入量与当前炉次的熔池内的钢水重量的比值。
[0112] 在计算当前炉次的转炉终点的磷含量采用增量计算的方法,将历史炉次的理论最大磷含量与实际的转炉终点的磷含量的比值再结合热力学影响系数就可以得到当前炉次的转炉终点的磷含量。
[0113] 在一些实施例中,当前炉次的磷装入量的确定过程包括:
[0114] 根据第一磷装入量关系式 确定当前炉次的磷装入量;
[0115] 历史炉次的磷装入量的确定过程包括:
[0116] 根据第二磷装入量关系式 确定历史炉次的磷装入量;
[0117] 其中,WHM为当前炉次的铁水重量,HMP为当前炉次的铁水的磷含量,WSC为当前炉次k的废钢重量,WHMK为历史炉次的铁水重量,HMP为历史炉次的铁水的磷含量。
[0118] 铁水与废钢均是生产原料,铁水中的磷含量与废钢中的磷含量均影响磷装入量。铁水的装量与铁水的磷含量的乘积得到的是铁水中磷元素的重量。同样的,废钢的重量与废钢中磷含量的乘积得到的是废钢中磷元素的重量。本申请将当前炉次的废钢中的磷含量与历史炉次的废钢中的磷含量均取固定值,所以分别根据第一磷装入量关系式和第二磷装入量关系式就可以得到当前炉次和历史炉次的磷装入量,分别代入到第一理论磷含量确定关系式和第二理论磷含量确定关系式就可以得到当前炉次和历史炉次的理论磷含量值,进而对当前炉次的磷含量进行预测。
[0119] 在一些实施例中,运行数据还包括终渣质量、终点成分及终渣成分;
[0120] 其中,终点成分包括终点碳含量,终渣成分包括终渣氧化钙含量;
[0121] 热力学影响系数的确定过程包括:
[0122] 根据 历史 运行 数据 、当 前运 行数 据及热 力学 影响 系数 关系 式确定热力学影响系数;
[0123] 其中,Wslag为当前炉次的终渣质量, 为历史炉次的终渣质量,T为当前炉次的k k转炉终点温度,T为历史炉次的转炉终点温度,C为当前炉次的转炉终点的碳含量,C为历史k
炉次的转炉终点的碳含量,CaO为当前炉次的终渣中的氧化钙的质量,CaO为历史炉次的终k
渣中的氧化钙的质量,B为当前炉次的终渣碱度,B为历史炉次的终渣碱度,c1为终点温度对脱磷的影响系数;c2为终点碳含量对脱磷的影响系数;c3为终渣氧化钙含量对脱磷的影响系数;c4为终渣碱度对脱磷的影响系数;c5为渣量对脱磷的影响系数。
[0124] 热力学影响系数的确定由当前炉次与历史炉次的各项数据的比值的影响,终渣质量与磷装入量的乘积、转炉终点温度、转炉终点的碳含量、终渣中氧化钙的质量、终渣酸碱度相关。将当前炉次与历史炉次对应的数据取比值,再将多个比值与对应的计算参数结合后相乘,就得到了热力学影响系数K。
[0125] 还需要说明的是终点成分包括:终点碳含量、终点锰含量、终点磷含量;终渣成分包括:终渣氧化钙含量、终渣二氧化硅含量、终渣氧化镁含量、终渣氧化铁含量、终渣氧化锰含量、终渣五氧化二磷含量。
[0126] 在一些实施例中,运行数据还包括铁水重量,炼钢过程中加入的辅料包括石灰、轻烧白云石、石灰石、生白云石及矿石中的一种或多种的组合;
[0127] 当前炉次的终渣碱度的确定过程包括:
[0128] 根据氧化钙质量确定关系式WCaO=WLime*KLCaO*CLime+WLimeStone*KLSCaO*CLimeStone+WBDolo*KBCaO*CBDolo+WRDolo*KRCaO*CRDolo+WOre*KOCaO*COre确定当前炉次炼钢过程中加入的辅料中的氧化钙的重量;
[0129] 根据二氧化硅质量确定关系式WSiO2=WLime*KLSiO2*CLime+WLimeStone*KLSSiO2*CLimeStone+WBDolo*KBSiO2*CBDolo+WDolo*KRSiO2*CRDolo+WOre*KOSiO2*COre+(WHM*HMSi+(WSC‑WCP)*0.15+WCP*0.35)*60/28*10确定当前炉次炼钢过程中加入的辅料中的二氧化硅的重量;
[0130] 根据第一终渣碱度关系式B=WCaO/WSiO2确定当前炉次的终渣碱度;
[0131] 其中,CaO=WCaO/Wslag,WCaO为当前炉次的氧化钙装入重量,WLime为当前炉次的石灰装入重量,KLCaO为石灰中氧化钙的含量,CLime为石灰的收得率,WLimeStone为当前炉次的石灰石装入重量,KLSCaO为石灰石中氧化钙的含量,CLimeStone为石灰石的收得率,WBDolo为当前炉次轻烧白云石装入重量,KBCaO为轻烧白云石中氧化钙的含量,CBDolo为轻烧白云石的收得率,WRDolo为当前炉次生白云石装入重量,KRCaO为生白云石中氧化钙的含量,CRDolo为生白云石的收得率,WOre为当前炉次矿石装入重量,KOCaO为矿石中氧化钙的含量,COre为矿石的收得率,其中,WSiO2为当前炉次二氧化硅装入重量,KLSiO2为石灰中二氧化硅的含量;KLSSiO2为石灰石中二氧化硅的含量;KBSiO2为轻烧白云石中二氧化硅的含量KRSiO2为生白云石中二氧化硅的含量;KOSiO2为矿石中二氧化硅的含量;WHM为当前炉次的铁水重量;HMSi为当前炉次的铁水硅含量;WSC为当前炉次废钢重量;WCP为当前炉次生铁重量,B为当前炉次的终渣碱度;
[0132] 历史炉次的终渣碱度的确定过程包括:k
[0133] 根据第二终渣碱度关系式 确定历史炉次的终渣碱度B。
[0134] 氧化钙的重量和二氧化硅的重量会影响到终渣碱度,氧化钙的重量和二氧化硅的重量与辅料加入重量相关。辅料加入重量包括:石灰重量、轻烧白云石重量、石灰石重量、生白云石重量、矿石重量。各个辅料加入的质量、各个辅料中氧化钙的含量与各个辅料的收得率的乘积即为该辅料加入的氧化钙的重量,再将每个辅料加入的氧化钙的重量求和,就得到了所有辅料加入的氧化钙的重量。同理,各个辅料加入的质量、各个辅料中二氧化硅的含量与各个辅料的收得率的乘积即为该辅料加入的二氧化硅的重量,再将每个辅料加入的二氧化硅的重量求和,就得到了所有辅料加入的二氧化硅的重量。终渣碱度由氧化钙的重量与二氧化硅的重量的比值得到。当前炉次与历史炉次分别按照上述的方式计算就可以得到当前炉次的终渣碱度和历史炉次的终渣碱度。
[0135] 在一些实施例中,炼钢的原料的重量包括铁水重量、废钢重量及生铁重量;
[0136] 当前炉次的终渣重量确定过程包括:
[0137] 根据第一终渣重量关系式Wslag=(WFlux+WHMS)/Cslag确定当前炉次的炉次终渣重量;
[0138] 历史炉次的终渣重量确定过程包括:
[0139] 根据第二终渣重量关系式 确定历史炉次的终渣重量;
[0140] 其中,WFlux为当前炉次的辅料有效加入重量,WHMS为当前炉次的铁水废钢生成渣k量,Cslag为渣量计算系数,WHMK为历史炉次的铁水重量,HMMn为历史炉次的铁水的锰含量;
k
MnO为历史炉次的终渣中氧化锰的含量;
[0141] 当前炉次的熔池的钢水重量的确定过程包括:
[0142] 根据第一钢水重量关系式Wbath=(WHM+WSC)*Cbath确定当前炉次的熔池的钢水重量;
[0143] 其中,WHM为当前炉次的铁水的重量,Cbath为钢水收得率;
[0144] 历史炉次的熔池的钢水重量的确定过程包括:
[0145] 根据第二钢水重量关系式 确定历史炉次的熔池的钢水重量;
[0146] 其中,WSCK为历史炉次的废钢重量。
[0147] 在一些实施例中,当前炉次的辅料有效加入重量的确定过程包括:
[0148] 根据辅料重量关系式WFlux=WLime*Clime+WLimeStoneC LimeStone+WBDolo*CBDolo+WRDolo*CRDolo+WOre*COre确定当前炉次辅料有效加入重量;
[0149] 其中,WFlux为当前炉次辅料有效加入重量;
[0150] 当前炉次的铁水废钢生成渣量的确定过程包括:
[0151] 根据生成渣量关系式WHMS=(WHM*HMSi+(WSC‑WCP)*0.15+WCP*0.35)*60/28*10+(WHM*HMMn*71/55*10)+(WHM*HMP*142/80*10)确定当前炉次的铁水废钢生成渣量;
[0152] 其中,HMSi为当前炉次的铁水硅含量,HMP为当前炉次的铁水磷含量,HMMn为当前炉次的铁水锰含量。
[0153] 当前炉次的终渣重量由当前炉次的辅料有效加入重量和铁水废钢生成渣量相关。其中,辅料有效加入重量包括石灰重量、轻烧白云石重量、石灰石重量、生白云石重量及矿石重量,对应的辅料装入重量与收得率乘积既可得到辅料有效加入重量。铁水废钢生成渣量与锰元素、磷元素和硅元素相关,铁水重量与对应元素含量乘积进行计算,
[0154] 历史炉次的终渣重量根据铁水的锰元素进行计算即可。
[0155] 最终得到K的值,代入到[P]的计算,得到当前炉次的磷含量。
[0156] 在一些实施例中,获取当前炉次及当前炉次之前的历史炉次的运行数据,包括:
[0157] 获取当前炉次及当前炉次之前的多个历史炉次的运行数据;
[0158] 根据历史炉次的运行数据确定历史炉次的理论最大磷含量,包括:
[0159] 根据各个历史炉次的运行数据分别确定各个历史炉次的理论最大磷含量;
[0160] 根据当前炉次和各个历史炉次的运行数据确定当前炉次的热力学影响系数;
[0161] 根据所述历史炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的理论最大磷含量、所述当前炉次的热力学影响系数及所述历史炉次的转炉终点的磷含量预测当前炉次的转炉终点的磷含量,包括:
[0162] 根据历史炉次的理论最大磷含量、当前炉次的理论最大磷含量及历史炉次的转炉终点的磷含量预测当前炉次的转炉终点的磷含量,包括:
[0163] 根据各个历史炉次的理论最大磷含量、当前炉次的理论最大磷含量及各个历史炉次的转炉终点的磷含量分别预测多个当前炉次的转炉终点的磷含量;
[0164] 将预测得到的多个当前炉次的转炉终点的磷含量取平均值;
[0165] 将平均值作为当前炉次的转炉终点的磷含量。
[0166] 考虑到获取了多个历史炉次的运行数据,本申请将当前炉次的理论最大磷含量分别与每一个历史炉次的理论最大磷含量和转炉终点的磷含量结合计算,得到一种当前炉次的转炉终点的磷含量。最后将每个预测的转炉终点的磷含量取平均值,作为当前炉次的转炉终点的磷含量。
[0167] 具体的,如果历史运行数据取六个,那么将会得到六种预测转炉终点的磷含量,本申请将六个预测转炉终点的磷含量取平均值,最终将平均值作为当前炉次的转炉终点的磷含量的预测值。
[0168] 图2为本发明提供的一种转炉终点磷含量的预测装置的结构示意图,该转炉终点磷含量的预测装置包括:
[0169] 存储器21,用于存储计算机程序;
[0170] 处理器22,用于执行计算机程序时实现上述转炉终点磷含量的预测方法的步骤。
[0171] 本申请提供的转炉终点磷含量的预测装置的介绍请参照上述实施例,在此处不再赘述。
[0172] 还需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0173] 专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0174] 对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其他实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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