[发明专利]用于确定钢水包中的空气截留的系统和方法

说明书

本公开总体上涉及一般领域，并且更具体地涉及用于确定钢水包中的空气截留的系统和方法。执行在钢水包的二次炼钢阶段的各种精炼操作是具有挑战性的，因为其需要大量的时间和资源。本主题公开了一种用于确定钢水包中的空气截留的技术。在实施例中，该方法使用瞬态计算流体动力学建模来模拟液钢的出钢过程并关于时间来跟踪界面。通过对不同的几何参数和操作参数进行参数研究，生成训练和验证数据，然后将其用于训练人工神经网络模型。然后需要输出参数的新的钢水包几何参数和操作输入参数被用于预测空气截留。

相关申请的交叉引用和优先权

本专利申请要求于2018年3月9日提交的印度专利申请201821008855的优先权。

技术领域

本公开总体上涉及钢水包精炼过程，并且更具体地涉及用于确定钢水包中的空气截留的系统和方法。

背景技术

在钢水包炉中进行二次炼钢阶段的各种精炼操作。在精炼操作期间，来自钢水包中的出钢(tapping)操作中的氮气、氢气和氧气拾取取决于出钢时气泡的截留。现有方法通过总体经验相关性计算出钢时来自空气截留的氮气、氢气和氧气拾取(pickup)。这些经验关系可能无法捕捉这些现象，因为它们或基于水模型实验。另一种现有方法使用高温模拟模型来估计空气截留。然而，这些模拟模型可能需要大量的时间和资源。

发明内容

以下呈现了本公开的一些实施例的简化概述，以便提供对实施例的基本理解。该概述不是实施例的全面概览。其并未旨在标识实施例的关键/重要元素或描绘实施例的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一些实施例，作为下面所呈现的更详细描述的序言。

鉴于前述内容，本文的实施例提供了用于确定钢包中的空气截留的方法和系统。在一个方面，处理器实施的方法包括以下步骤：获得与钢包相关联的几何参数，其中几何参数包括钢包顶部直径和底部直径、钢包高度、塞子的数量、塞子的位置和塞子的直径；捕获用于出钢的钢包工艺参数，其中钢包工艺参数包括出钢率的范围、出钢入口面积、初始炉渣高度、进钢中携带炉渣的百分比和出钢的持续时间；使用钢包工艺参数和几何参数创建输入数据；使用所创建的输入数据执行多相计算流体动力学以获得模拟结果；根据模拟结果计算输出数据，该输出数据为空气-钢界面面积和空气截留量；从输入数据和对应的输出数据创建训练数据；使用所获得的训练数据训练人工神经网络(ANN)模型；以及使用经训练的ANN模型来针对新的几何参数和钢包工艺参数确定钢包中的空气截留量和空气-钢界面面积。

在另一方面，提供了一种用于确定钢包中的空气截留的系统。该系统包括一个或多个存储器；一个或多个硬件处理器，所述一个或多个存储器耦合到所述一个或多个硬件处理器，其中所述一个或多个硬件处理器被配置为执行存储在所述一个或多个存储器中的编程指令以：获得与钢包相关联的几何参数，其中几何参数包括钢包顶部直径和底部直径、钢包高度、塞子的数量、塞子的位置和塞子的直径；捕获用于出钢的钢包工艺参数，其中钢包工艺参数包括出钢率的范围、出钢入口面积、初始炉渣高度、进钢中携带炉渣的百分比和出钢的持续时间；使用钢包工艺参数和几何参数创建输入数据；使用所创建的输入数据执行多相计算流体动力学以获得模拟结果；从模拟结果计算输出数据，该输出数据为空气-钢界面面积和空气截留量；从输入数据和对应的输出数据创建训练数据；使用所获得的训练数据训练人工神经网络(ANN)模型；以及使用经训练的人工神经网络来针对新的几何参数和钢包工艺参数确定钢包中的空气截留量和空气-钢界面面积。