[发明专利]一种转炉炼钢冶炼后期碳含量预报方法

权利要求书

1.一种转炉炼钢冶炼后期碳含量预报方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

S1：利用采集到的历史炉次冶炼后期的脱碳氧效率和碳含量实测数据，通过指数拟合得到冶炼后期“历史脱碳曲线”及其特征参数；

S2：使用当前炉次冶炼中期的最大脱碳氧效率值对“历史脱碳曲线”的相应参数进行替换，得到当前炉次的冶炼后期“参考脱碳曲线”；

S3：采用多点校正的方法，根据当前炉次冶炼至各等距离校正点时的实际脱碳量与“参考脱碳曲线”相应脱碳量的偏差值，对熔池碳含量及脱碳曲线参数进行计算与校正，进而得到“计算脱碳曲线”，并在每次计算后同步更新“计算脱碳曲线”和“参考脱碳曲线”；

S4：通过逐次迭代计算实现对“计算脱碳曲线”的校正及对冶炼后期转炉熔池碳含量的精准预报；

所述S1-S3中“历史脱碳曲线”、“参考脱碳曲线”和“计算脱碳曲线”，均采用指数公式表示，具体如式(2-1)和式(2-2)所示：

R＝α+βe^γ·C (2-1)

式(2-1)和式(2-2)中，R表示实时的脱碳氧效率，单位：kg/m³；α表示炉次的最大脱碳氧效率，单位：kg/m³；C表示转炉熔池的实时碳含量，单位：％；C₀表示转炉熔池的极限碳含量，单位：％；β、γ为与脱碳氧效率相关的系数；

所述S1中得到“历史脱碳曲线”的具体步骤如下:

S11：通过实测方式采集部分历史炉次冶炼后期的脱碳氧效率R及其对应的熔池碳含量实测值C；

S12：以指数函数式(2-1)为拟合函数，对上述采集到的历史炉次数据进行拟合，得到α、β、γ的拟合值α_i、β_i、γ_i，然后通过式(2-2)计算得到C₀的值；

S13：将拟合得到的α_i、β_i、γ_i值代入式(2-1)中，得到一条以熔池C含量为横坐标以脱碳氧效率R为纵坐标的“历史脱碳曲线”，如式(3-1)所示，该“历史脱碳曲线”通过极限脱碳点(C₀,0)；

所述S2中得到当前炉次冶炼后期“参考脱碳曲线”的具体步骤如下：

S21：取当前炉次冶炼中期脱碳氧效率的最大值作为当前炉次的最大脱碳氧效率α_j，当前炉次冶炼中期为脱碳高峰期；

S22：将α_j代入式(3-1)中并替换α_i，即得到当前炉冶炼后期的“参考脱碳曲线”，如式(4-1)所示：

所述S3中得到当前炉次冶炼后期“计算脱碳曲线”的具体步骤如下：

S311：冶炼后期R值呈持续下降趋势，当R值降低至0.95α_j时，作为校正起始点，所述校正起始点为第1校正点；当R值降低至0.70α_j、0.45α_j、…(1.2-0.25n)α_j时，分别作为第2、3、…、n校正点，各校正点之间的距离ΔR相等，如式(5-1)所示：

ΔR＝R₁-R₂＝R₂-R₃＝...＝R_(n-1)-R_n

(5-1)

S312：将R₁＝0.95α_j，R₂＝0.70α_j分别代入式(4-1)，求解得到C₁、C₂，则“参考脱碳曲线”脱碳量为(C₁-C₂)；

S313：使用转炉实际冶炼时R值由R₁降低至R₂过程中转炉烟气CO、CO₂成分和烟气流量等实时检测数据，计算得到实际脱碳量如式(5-2)所示：

式中，t₁、t₂分别为R值到达第1、2校正点的时刻；Q_offgas为转炉烟气流量，单位：m³/s；为烟气中CO和CO₂的体积分数之和，单位：％；W_steel为转炉熔池钢液重量，单位：t；

S314：根据已知的(C₁-C₂)、β_i、γ_i、C₀，通过式(5-3)、(5-4)计算得到γ_j、β_j，如下所示：

进而得到“计算脱碳曲线”，如式(5-5)所示：

所述S3中同步更新“计算脱碳曲线”和“参考脱碳曲线”的具体步骤如下：

S321：使用式(5-5)替代式(4-1)使之成为新的“参考脱碳曲线”，将R₂＝0.70α_j,R₃＝0.45α_j分别代入该式，求解得到C₂、C₃，则“参考脱碳曲线”脱碳量为(C₂-C₃)；

S322：使用实际冶炼时R值由R₂降低至R₃过程中转炉烟气CO、CO₂成分和烟气流量等实时检测数据，计算得到实际脱碳量如式(6-1)所示：

S323：根据已知的(C₂-C₃)、β_j、γ_j、C₀，计算得到γ_k、β_k，分别如式(6-2)、式(6-3)所示：

进而得到校正后的“计算脱碳曲线”，如式(6-4)所示：

S324：将校正后的“计算脱碳曲线”作为下一次计算的“参考脱碳曲线”，即在每次计算中对“计算脱碳曲线”和“参考脱碳曲线”进行了同步更新；

所述S4中通过迭代计算实现对“计算脱碳曲线”的逐次校正及对冶炼后期熔池碳含量的精准预报的具体步骤如下：

S41：根据S3中方法进行迭代计算，逐次递推到第n个校正点，得到经过(n-1)次迭代计算后的“计算脱碳曲线”，如式(7-1)所示：

S42：在每次得到新的“计算脱碳曲线”之前，根据上一次的“计算脱碳曲线”公式，实时计算熔池的碳含量值，直至达到终点碳含量目标为止。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S42中“得到新的计算脱碳曲线之前”为“R到达下一校正点之前”，所述S42中上一次的“计算脱碳曲线”同时也为本次的“参考脱碳曲线”。