[发明专利]一种转炉冶炼低碳钢磷含量在线预测控制方法

权利要求书

1.一种转炉冶炼低碳钢磷含量在线预测控制方法，其特征在于，

(1)利用在线采集的炉气信息间接对钢液中磷含量进行在线实时预测；

(2)利用转炉炉气中CO的变化与吹炼后期熔池中氧含量的间接关系，即由炉气中CO的变化预测出碳含量，再根据碳氧积关系预测氧含量，炉渣碱度控制在R＝3.0-3.5；

(3)对加料量、耗氧量及吹炼终点进行判断，结合数学模型和操作工艺实现转炉冶炼低碳钢磷含量在线控制。

2.根据权利要求1所述的一种转炉冶炼低碳钢磷含量在线预测控制方法，其特征在于，所述的数学模型包括：

w[P]＝A+B·T+C·w[C]+D·x_CO-E·O_s    (1)

式中：

w[P]-熔池磷含量，％；

A一参数，A＝a₁+a₂w[P]_iron+a₃W_weight

a₁、a₂、a₃-修正系数，变化范围a₁＝(-0.1)-(-0.3)，a₂＝0.01-0.08，

a₃＝1.0×10^-4-5.0×10^-4；

w[P]_iron-入转炉铁水磷含量，％；

W_weight-入转炉铁水重量，t；

B、C、D、E-均修正系数，变化范围B＝5.0×10^-5-9.0×10^-5、C＝0.01-0.1、

D＝1.0×10^-5-5.0×10^-5、E＝2.0×10^-6-6.0×10^-6；

T-熔池温度；

w[C]-熔池碳含量；

x_CO-炉气中CO的体积百分含量，％；

O_s-氧气消耗累积量，Nm³；

碳含量w[C]按下列公式计算，

由于脱碳速率(dw[C]/dt)

vC=dw[C]dt=0.1×Qgas×(xco+xco2)×1222.4×1Wm---(2)]]>

式中：

Q_gas为烟气流量，m³/s；

x_co为烟气中CO的摩尔分数，％；

为烟气中CO₂的摩尔分数，％；

W_m为熔池中钢水质量，t；

w[C]为熔池中碳的质量分数，％；

对脱碳速率进行积分，即可得到连续脱碳量的总和(∑C_de，kg)，即：

ΣCde=∫0t(10WmvC)dt---(3)]]>

再结合入炉时的含碳量就可以计算出熔池中动态的w[C]变化，％：

w[C]＝0.1×(∑C_ori-∑C_de)/W_m    (4)

当耗氧总量达到85％时，对终点的碳含量和脱碳速率之间的关系进行拟合计算，切换拟合计算的判断标准初步选定为耗氧总量的80％；

w[C]=a1+a2xCO+a3xN2+a4xAr+a5k---(5)]]>

式中a₁、a₂、a₃、a₄、a₅均为修正系数；x_CO、x_Ar分别为炉气中CO、CO₂、N₂、Ar的百分含量，％；

经过终点拟合计算可将碳含量偏差控制在±0.02％之内；

T-熔池温度按下式计算：

T＝b₁+b₂W_scrap+b₃W_lime+b₄O_s+b₅W_iron+b₆T_iron+b₇w[P]_iron+b₇w[Si]_iron+b₈w[C](6)

式中b_i(i＝1-8)为修正系数；

W_scrap、W_lime及W_iron分别为废钢、石灰及铁水重量，t；

O_s为氧气消耗累计量，m³；

T_iron为铁水温度，℃；

w[P]_iron、w[Si]_iron为铁水磷含量和硅含量，％。