一种转炉钢水脱碳速率计算方法

技术领域

本发明涉及一种计算方法，具体涉及一种转炉钢水脱碳速率计算方法，属于自动化控制技术领域。

背景技术

炼钢生产的关键是控制钢水碳含量和钢水温度。对于控制钢水碳含量，采用钢水碳成份预测的方法，在副枪测量后的冶炼阶段，钢水成份预测一般采用烟气定碳的方法和物料平衡的方法，但精度和命中率不是很高。一种转炉炼钢烟气分析定碳方法(申请号：CN201810372680.8)就是采用分析烟气成分来定碳，定碳的精度有待提高，同时深度依赖废气成分分析仪和废气流量器，因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种转炉钢水脱碳速率计算方法，本发明转炉吹炼后期(副枪测量后)脱碳速率按吹氧进程分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个阶段，第Ⅰ、Ⅲ阶段分别为指数函数，第Ⅱ阶段为一直线段，积分法实时计算碳含量，在各个阶段的计算碳含量时，将所加的副材中含有的氧与氧枪的吹氧量作为一个统一的整体，修正计算公式，提升计算碳含量的命中率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种转炉钢水脱碳速率计算方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：副枪定碳后的碳含量计算公式；

1)分3个阶段；

所述的第Ⅰ阶段为指数函数，计算公式：

所述的第Ⅱ阶段近似为直线，简化后的计算公式：

dc＝KO+B O

所述的第Ⅲ阶段为指数函数，计算公式：

2)所述的积分法实时计算碳含量，计算公式：

C＝C

步骤2：利用副材中的氧进行修正公式(4)。

1)副材中的氧量计算

公式(4)中的氧为氧枪吹氧量。在实际生产中，加入转炉的副材中也含有大量的氧，副材中的氧也参加反应。这里的副材是指在副枪测量以后所加的副材，副材中的氧含量：

其中，K_O

表1副材的氧系数

2)副材中氧释放的规格及计算方法

副材中的氧量按一定的速率释放一直释放，直至释放完毕。

ΔO

O

其中，V_O

3)do的修正；

公式(4)中的do即为公式(8)中的ΔO。

实时定碳技术，采用公式(4)的计算方法，采用定周期的方法，定时循环计算钢水碳含量；

上述公式中，O为归一化后的每吨钢水吹氧量，O

C为副枪测量后实时预测的钢水碳含量，为副枪测量后的计算碳含量。

O＝O

式中，MSW除以1000是将钢水重量单位由千克化为吨；

α、β、γ、O0、O1、O2、K为相关参数，取值如下：

α在(28.8，31.5)；

β在(7.32，7.53)

γ在(20.35，23.56)

O

O

O

K在(-1.76，-1.83)。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该技术方案通过三个阶段的计算方法以及利用副材中的氧进行的修正，副材中含有大量的氧，现有技术计算实时碳含量，不考虑副材中的氧，只将氧枪的吹氧量作为脱碳的唯一的氧来源。而本发明将副材中的氧与氧枪的吹氧之和作为脱碳的氧的来源，提升了计算实时碳含量的精度；2)在副枪中期测量定碳的基础上，钢水定碳不依赖废气成分分析仪和废气流量器，减少设备投资；3)定碳的精度大幅提高，经梅钢的实际应用，碳终点命中率提升了5％；4)基于该技术的钢水温度预测，命中率有了一定的提高，±5℃内的命中率提升3％；5)由于终点命中率的提升，降低了补吹率，进而降低了生产成本，同时也降低了转炉生产操作人员的劳动强度。

附图说明

图1脱碳速率与吹氧量函数关系图。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1，一种转炉钢水脱碳速率计算方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：副枪定碳后的碳含量计算公式；

1)分3个阶段；

所述的第Ⅰ阶段为指数函数，计算公式：

所述的第Ⅱ阶段近似为直线，简化后的计算公式：

dc＝KO+B O

所述的第Ⅲ阶段为指数函数，计算公式：

2)所述的积分法实时计算碳含量，计算公式：

C＝C

步骤2：利用副材中的氧进行修正公式(4)。

1)副材中的氧量计算

公式(4)中的氧为氧枪吹氧量。在实际生产中，加入转炉的副材中也含有大量的氧，副材中的氧也参加反应。这里的副材是指在副枪测量以后所加的副材，副材中的氧含量：

其中，K_O

表1副材的氧系数

2)副材中氧释放的规格及计算方法

副材中的氧量按一定的速率释放一直释放，直至释放完毕。

ΔO

O

其中，V_O

3)do的修正；

公式(4)中的do即为公式(8)中的ΔO。

实时定碳技术，采用公式(4)的计算方法，采用定周期的方法，定时循环计算钢水碳含量；

上述公式中，O为归一化后的每吨钢水吹氧量，O

C为副枪测量后实时预测的钢水碳含量，为副枪测量后的计算碳含量。

O＝O

式中，MSW除以1000是将钢水重量单位由千克化为吨；

α、β、γ、O0、O1、O2、K为相关参数，取值如下：

α在(28.8，31.5)；

β在(7.32，7.53)

γ在(20.35，23.56)

O

O

O

K在(-1.76，-1.83)。

应用实施例1：本发明提供转炉钢水脱碳速率计算方法。本发明包括吹炼后期脱碳速率曲线按吹氧进程分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个阶段，第Ⅰ、Ⅲ阶段分别为指数函数，第Ⅱ阶段为一直线段。

步骤1：副枪定碳后的碳含量计算公式

1)如图1所示，分3个阶段

所述的第Ⅰ阶段为指数函数，计算公式：

所述的第Ⅱ阶段近似为直线，简化后的计算公式：

dc＝KO+B O

所述的第Ⅲ阶段为指数函数，计算公式：

2)所述的积分法实时计算碳含量，计算公式：

C＝C

步骤2：利用副材中的氧进行修正公式(4)

1)副材中的氧量计算

公式(4)中的氧为氧枪吹氧量。在实际生产中，加入转炉的副材中也含有大量的氧，副材中的氧也参加反应。这里的副材是指在副枪测量以后所加的副材。副材中的氧含量：

其中，K_O

表1副材的氧系数

2)副材中氧释放的规格及计算方法

副材中的氧量按一定的速率释放一直释放，直至释放完毕。

ΔO

O

其中，V_O

3)do的修正

公式(4)中的do即为公式(8)中的ΔO。

实时定碳技术，采用公式(4)的计算方法，采用定周期的方法，定时循环计算钢水碳含量。

上述公式中，O为归一化后的每吨钢水吹氧量，O

C为副枪测量后实时预测的钢水碳含量，为副枪测量后的计算碳含量。

O＝O

式中，MSW除以1000是将钢水重量单位由千克化为吨。

参数取值如下：

α＝29.3，β＝7.42，γ＝21.94，O

应用实施例2：

本实例为在梅钢二炼钢使用的情况。本发明包括吹炼后期脱碳速率曲线按吹氧进程分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个阶段，第Ⅰ、Ⅲ阶段分别为指数函数，第Ⅱ阶段为一直线段。

步骤1：副枪定碳后的碳含量计算公式

1)如图1所示，分3个阶段

所述的第Ⅰ阶段为指数函数，计算公式：

所述的第Ⅱ阶段近似为直线，简化后的计算公式：

dc＝KO+B O

所述的第Ⅲ阶段为指数函数，计算公式：

2)所述的积分法实时计算碳含量，计算公式：

C＝C

步骤2：利用副材中的氧进行修正公式(4)

1)副材中的氧量计算

公式(4)中的氧为氧枪吹氧量。在实际生产中，加入转炉的副材中也含有大量的氧，副材中的氧也参加反应。这里的副材是指在副枪测量以后所加的副材。副材中的氧含量：

其中，K_O

表1副材的氧系数

2)副材中氧释放的规格及计算方法

副材中的氧量按一定的速率释放一直释放，直至释放完毕。

ΔO

O

其中，V_O

3)do的修正

公式(4)中的do即为公式(8)中的ΔO。

实时定碳技术，采用公式(4)的计算方法，采用定周期的方法，定时循环计算钢水碳含量。

上述公式中，O为归一化后的每吨钢水吹氧量，O

C为副枪测量后实时预测的钢水碳含量，为副枪测量后的计算碳含量。

O＝O

式中，MSW除以1000是将钢水重量单位由千克化为吨。

参数取值如下：

α＝29.4，β＝7.40，γ＝21.96，O

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。