專利名稱：鋼包精煉爐精煉過程鋼水硫含量實(shí)時(shí)預(yù)測的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵冶金精煉技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種鋼包精煉爐精煉過程鋼水硫含量預(yù)報(bào)的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
在鋼鐵冶煉中對于大多數(shù)鋼種而言，硫在鋼中是ー種有害元素。硫元素會造成鋼的熱脆、降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋，硫也不利于鋼的焊接性能。鋼包精煉爐(即，LF爐)是鋼鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，由于其采用白渣精煉以及創(chuàng)造的良好的爐內(nèi)還原性氣氛，加上精煉過程中良好的氬氣攪拌，為鋼水的脫硫提供了良好的熱力學(xué)和動力學(xué)條件。在脫硫條件良好的情況下，LF爐的脫硫率可達(dá)到70% 80%。

建立LF爐精煉過程的脫硫模型，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)鋼水硫含量，對生產(chǎn)合格的(超)低硫鋼、提高鋼材性能和質(zhì)量以及提高煉鋼過程的自動化水平、降低勞動強(qiáng)度、成產(chǎn)初步等具有重要的意義。目前縱觀國內(nèi)外對鋼包脫硫模型的研究與開發(fā)，可以發(fā)現(xiàn)目前所建立的鋼水硫含量預(yù)報(bào)模型主要是基于脫硫機(jī)理反應(yīng)的機(jī)理模型。通過分析鋼包爐精煉過程中脫硫反應(yīng)的機(jī)理建立能夠反應(yīng)脫硫過程的數(shù)學(xué)模型，然后計(jì)算出模型的各個(gè)參數(shù)最后進(jìn)行計(jì)算預(yù)報(bào)。例如又獻(xiàn)“Modelling Pyrometallurgical Kinetics Ladle Desulphurization，，( ((SouthAfrican Journal of Science》1999 年，95 卷第 9 期第 377 380 頁，Pistorius P C等)認(rèn)為硫在鋼液中的傳質(zhì)為限制性環(huán)節(jié)，用脫硫反應(yīng)的雙膜理論建立脫硫動力學(xué)模型，其中傳質(zhì)系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得，認(rèn)為硫的分配比Lslm是一個(gè)定值，根據(jù)以熱力學(xué)平衡為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算求得。文獻(xiàn)“LF精煉過程中硫分配比和脫硫動力學(xué)方程研究”(《金屬學(xué)報(bào)》2001年，37 (10) :1014 1016，吳鏗等)根據(jù)脫硫動力學(xué)方程建立脫硫機(jī)理模型，模型中計(jì)算Ls是以熱力學(xué)平衡為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算所得，認(rèn)為脫硫速率與時(shí)間有較好的線性關(guān)系。以上模型都是通過分析鋼包爐精煉過程中脫硫反應(yīng)的機(jī)理建立能夠反映脫硫過程的數(shù)學(xué)模型，然后計(jì)算出模型的各個(gè)參數(shù)最后計(jì)算硫含量。但是相關(guān)LF爐脫硫機(jī)理模型均沒考慮在實(shí)際精煉過程當(dāng)中由于操作條件，鋼渣成分以及溫度等鋼水狀態(tài)的改變所導(dǎo)致的模型參數(shù)的變化，沒體現(xiàn)變參數(shù)的模型。另ー方面，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法的“黑箱”模型。這種算法只考慮輸入和輸出，完全不考慮過程機(jī)理，模型中主要以影響鋼水脫硫的主要因素以及ー些初始量為模型的輸入，通過對大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，得到ー個(gè)可以預(yù)報(bào)鋼水硫含量的逼近函數(shù)。文獻(xiàn)“鋼包靜態(tài)脫硫模型的研究”(《儀器儀表學(xué)報(bào)》2006年，27 (6)増刊1014 1016，張俊偉)基于150t鋼包爐精煉脫硫的情況建立了人工智能模型，如果誤差允許在0. 001%以內(nèi)，其預(yù)報(bào)命中率可以達(dá)到80%。這種方法過分依賴數(shù)據(jù)，只考慮輸入輸出忽略過程機(jī)理，缺乏エ藝指導(dǎo)，在現(xiàn)場操作靈活多變、影響因素眾多復(fù)雜的情況下難以進(jìn)行現(xiàn)場穩(wěn)定運(yùn)行和調(diào)試優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的之ー在于提供ー種能夠?qū)崟r(shí)預(yù)測在鋼包精煉爐精煉過程中鋼水中的硫含量的方法和裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種鋼包精煉爐精煉過程鋼水硫含量實(shí)時(shí)預(yù)測的方法。其中，所述方法通過式(a):
權(quán)利要求
1.一種鋼包精煉爐精煉過程鋼水硫含量實(shí)時(shí)預(yù)測的方法，所述方法通過式(a)
2.一種鋼包精煉爐精煉過程鋼水硫含量實(shí)時(shí)預(yù)測的裝置，其特征在于，所述裝置包括彼此連接的數(shù)據(jù)管理與跟蹤模塊、模型輸入量獲取模塊、信息交互模塊和主計(jì)算模塊，其中， 所述數(shù)據(jù)管理與跟蹤模塊用于記錄來鋼信息和冶煉要求，并記錄初始取樣測溫結(jié)果、渣層厚度； 所述模型輸入量獲取模塊用于獲取主計(jì)算模塊需要的參數(shù)信息； 所述信息交互模塊用于實(shí)現(xiàn)同L2過程跟蹤系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互，從而獲取生產(chǎn)過程狀態(tài)、實(shí)時(shí)參數(shù)、加料的信息并對模型輸入量獲取模塊中的相應(yīng)參數(shù)信息進(jìn)行更新； 所述主計(jì)算模塊根據(jù)獲得的參數(shù)信息及其更新對計(jì)算鋼水中的硫含量進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼包精煉爐精煉過程鋼水硫含量實(shí)時(shí)預(yù)測的裝置，其特征在于，所述裝置根據(jù)如權(quán)利要求I所述的方法來實(shí)時(shí)預(yù)測硫含量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋼包精煉爐精煉過程鋼水硫含量實(shí)時(shí)預(yù)測的方法及裝置。本發(fā)明在機(jī)理模型的基礎(chǔ)上，在線跟蹤LF生產(chǎn)過程中的電加熱、底吹氬、渣料及合金加入等操作狀態(tài)，考慮各操作條件的改變而造成的模型輸入?yún)?shù)的改變進(jìn)而影響到模型控制參數(shù)的改變，并且充分考慮到對控制參數(shù)影響較大的一些因素在精煉過程中的變化，在每一個(gè)計(jì)算周期的計(jì)算中對模型控制參數(shù)進(jìn)行更新，最終建立LF精煉過程的在線動態(tài)脫硫模型，確保最終鋼水硫含量預(yù)測的合理性和準(zhǔn)確性，能夠?yàn)楝F(xiàn)場生產(chǎn)提供指導(dǎo)。
文檔編號C21C7/064GK102766728SQ201210209268
公開日2012年11月7日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者孫維松, 張敏, 曾建華, 朱苗勇, 王世豪, 祭程, 陳亮, 陳永 申請人:東北大學(xué), 攀鋼集團(tuán)研究院有限公司