CN103031398B - 一种转炉冶炼终点碳含量预报装置及预报方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转炉冶炼终点碳含量预报装置及预报方法，当碳含量预报计算机收到副枪PLC测试结果后，钢水碳含量计算模块根据碳氧积参数生成模块生成的碳氧积参数值、副枪测试结果中的钢水温度和钢水氧含量计算钢水预报碳含量，并对转炉PLC的转炉状态与目标转炉状态进行对比，碳氧积参数生成模块根据化验碳含量与钢水氧含量数据计算出各炉次的碳氧积数值并进行对数变换，根据变换结果回归计算出碳氧积参数值。本发明解决了当炉龄、底吹状态、原材料条件变化时，参数更新实时性差、仪表预报碳含量与实际碳含量偏差较大的问题，从而保证了钢水质量控制的需要，避免由于仪表参数更改错误而导致的仪表无法工作的问题。

Description

一种转炉冶炼终点碳含量预报装置及预报方法

技术领域

本发明属于炼钢工艺领域，尤其涉及一种用于解决转炉碳氧积变化时的冶炼终点碳含量计算不准确问题的预报装置及预报方法。

背景技术

顶底复吹转炉的碳氧积是随着炉龄、底吹状态、原材料条件等的变化而不断变化的。目前，我国碳含量的在线预报主要是通过碳氧积计算方法而获得。碳氧积计算方法的假设前提条件是转炉碳氧积为固定不变的。

当炉龄、底吹状态、原材料条件等发生变化时，仪表预报碳含量与实际碳含量的偏差较大(＞0.02％)，无法满足钢水质量控制的需要。

当炉龄、底吹状态、原材料条件等发生变化时，工程师需要手动计算出新的碳氧积参数并设置到测量仪表中，参数更新实时性差，对工程师技能要求较高，工程师劳动强度较大，容易产生仪表参数更改错误导致仪表无法工作。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种自适应转炉碳氧积变化的冶炼终点碳含量预报装置和方法，以解决转炉碳氧积变化时的冶炼终点碳含量计算不准确问题。

为达此目的，本发明采取了如下技术解决方案：

一种转炉冶炼终点碳含量预报装置，包括副枪测量仪表、副枪PLC、三级计算机、转炉PLC，其特征在于：

增设碳含量预报计算机；

在副枪测量仪表与副枪PLC之间以及副枪PLC与碳含量预报计算机之间增加副枪测试结果通讯电文；

在碳含量预报计算机中增加钢水碳含量计算模块和碳氧积参数生成模块；

在转炉PLC与碳含量预报计算机间增加转炉状态通讯电文；

在三级计算机与碳含量预报计算机间增加化验碳含量通讯电文。

一种使用上述转炉冶炼终点碳含量预报装置的预报方法，其特征在于，具体方法为：

(1)、当副枪PLC收到副枪测量仪表的副枪测试结果通讯电文后，将副枪测试结果以电文形式发送给碳含量预报计算机；

(2)、碳含量预报计算机收到副枪PLC的副枪测试结果通讯电文后，钢水碳含量计算模块根据碳氧积参数生成模块生成的碳氧积参数值、副枪测试结果中的钢水温度和钢水氧含量计算钢水预报碳含量C_cal，同时在碳含量预报计算机画面显示，并保存在碳含量预报计算机中；

钢水预报碳含量C_cal计算公式为：

$C_{\mathrm{cal}}=\frac{{10}^{\frac{a}{T_{\mathrm{tso}}+273.15}+b}\×10000}{O_{\mathrm{tso}}}$

式中：T_tso为副枪测试结果中的钢水温度，(℃)；O_tso为钢水氧含量，(ppm)；a、b为碳氧积参数值，a＝-1340.83，b＝2.23615；

(3)、碳含量预报计算机读取三级计算机的化验碳含量通讯电文，并将化验碳含量保存在碳含量预报计算机中；

(4)、碳含量预报计算机对转炉PLC的转炉状态通讯电文与目标转炉状态进行对比，当转炉通讯电文等于目标转炉状态时，碳含量预报计算机的碳氧积参数生成模块计算出碳氧积参数值并保存在碳含量预报计算机中；具体步骤为：

a、从碳含量预报计算机中取出日期较近的一定炉次的化验碳含量、钢水温度、钢水氧含量数据；

b、碳氧积参数生成模块根据化验碳含量与钢水氧含量数据计算出各炉次的碳氧积数值并进行对数变换；

碳氧积变形量M_C×O计算公式为：

$M_{C\×O}=\log \left(\frac{C_{\mathrm{lab}}\×O_{\mathrm{tso}}}{10000}\right)$

式中：C_lab为化验碳含量；

温度变形量T_D计算公式为：

$T_D=\frac{1}{T_{\mathrm{tso}}+273.15}$

c、根据变换后的碳氧积与钢水温度回归计算出碳氧积参数值，并存储到碳含量预报计算机中。

本发明的积极效果为：

1、本发明解决了当炉龄、底吹状态、原材料条件等发生变化时，参数更新实时性差、仪表预报碳含量与实际碳含量偏差较大的问题，从而保证了钢水质量控制的需要。

2、本发明可降低对工程师技能的要求，减轻工程师的劳动强度，避免由于仪表参数更改错误而导致的仪表无法工作的问题。

3、本发明充分利用现场原有的自动控制设备和装置，在减少投资的同时，有利于现场操作人员的操作和掌握，从而迅速见效。

附图说明

附图为转炉冶炼终点碳含量预报装置结构框图。

具体实施方式

由附图可见，本发明之转炉冶炼终点碳含量预报装置主要是由副枪测量仪表、副枪PLC、三级计算机、转炉PLC及碳含量预报计算机所构成。副枪测量仪表、副枪PLC、三级计算机和转炉PLC均利用现场原有的自动控制装置，只新增了一台碳含量预报计算机。

为满足转炉碳氧积变化时的冶炼终点碳含量预报的需要，在副枪测量仪表与副枪PLC之间增加副枪测试结果通讯电文；

在副枪PLC与碳含量预报计算机之间增加副枪测试结果通讯电文；

在碳含量预报计算机中增加钢水碳含量计算模块和碳氧积参数生成模块；

在转炉PLC与碳含量预报计算机间增加转炉状态通讯电文；

在三级计算机与碳含量预报计算机间增加化验碳含量通讯电文。

本发明冶炼终点碳含量预报方法的具体操作过程为：

1、当副枪PLC收到副枪测量仪表的副枪测试结果通讯电文后，将副枪测试结果以电文形式发送给碳含量预报计算机。

2、碳含量预报计算机收到副枪PLC的副枪测试结果通讯电文后，钢水碳含量计算模块根据碳氧积参数生成模块生成的碳氧积参数值、副枪测试结果中的钢水温度和钢水氧含量计算钢水预报碳含量C_cal，同时在碳含量预报计算机画面显示，并保存在碳含量预报计算机中。

钢水预报碳含量C_cal计算公式为：

$C_{\mathrm{cal}}=\frac{{10}^{\frac{a}{T_{\mathrm{tso}}+273.15}+b}\×10000}{O_{\mathrm{tso}}}$

例如，副枪测试结果中的钢水温度T_tso＝1680℃，钢水氧含量O_tso＝688ppm，

碳氧积参数值a＝-1340.83，b＝2.23615。将数值代入公式，得到：

C_cal＝515ppm

3、碳含量预报计算机读取三级计算机的化验碳含量通讯电文，并将化验碳含量保存在碳含量预报计算机中。

4、碳含量预报计算机对转炉PLC的转炉状态通讯电文与目标转炉状态进行对比，当转炉通讯电文等于目标转炉状态时，碳含量预报计算机的碳氧积参数生成模块计算出碳氧积参数值并保存在碳含量预报计算机中。具体步骤为：

a、从碳含量预报计算机中取出日期较近的10炉化验碳含量、钢水温度、钢水氧含量数据为：

钢水温度(℃)	化验碳含量(ppm)	钢水氧含量(ppm)
			1694	518	744
1655	736	489
			1667	576	812
1692	618	604
			1687	499	673
1674	602	559
			1689	834	418
1665	706	444
			1674	527	609
1677	695	504

b、碳氧积参数生成模块根据化验碳含量与钢水氧含量数据计算出各炉次的碳氧积数值并进行对数变换。

根据碳氧积变形量M_C×O计算公式：

温度变形量T_D计算公式：

经计算，变形后的数据如下：

温度变形量TD	碳氧积变形量MC×O
		0.000508	1.585903
0.000519	1.556187
		0.000515	1.669979
0.000509	1.572025
		0.00051	1.526116
0.000514	1.527008
		0.00051	1.542342
0.000516	1.496188
		0.000514	1.506428
0.000513	1.544415

c、根据变换后的碳氧积与钢水温度计算出碳氧积参数值，得到a＝-1340.83，b＝2.23615，并将结果存储到碳含量预报计算机中。

Claims (2)

1.一种转炉冶炼终点碳含量预报装置，包括副枪测量仪表、副枪PLC、三级计算机及转炉PLC，其特征在于：

增设碳含量预报计算机；

在副枪测量仪表与副枪PLC之间以及副枪PLC与碳含量预报计算机之间增加副枪测试结果通讯电文；

在碳含量预报计算机中增加钢水碳含量计算模块和碳氧积参数生成模块；

在转炉PLC与碳含量预报计算机间增加转炉状态通讯电文；

在三级计算机与碳含量预报计算机间增加化验碳含量通讯电文。

2.一种使用权利要求1所述转炉冶炼终点碳含量预报装置的预报方法，其特征在于，具体方法为：

（1）、当副枪PLC收到副枪测量仪表的副枪测试结果通讯电文后，将副枪测试结果以电文形式发送给碳含量预报计算机；

（2）、碳含量预报计算机收到副枪PLC的副枪测试结果通讯电文后，钢水碳含量计算模块根据碳氧积参数生成模块生成的碳氧积参数值、副枪测试结果中的钢水温度和钢水氧含量计算钢水预报碳含量C_cal，同时在碳含量预报计算机画面显示，并保存在碳含量预报计算机中；钢水预报碳含量C_cal计算公式为：

$C_{\mathrm{cal}}=\frac{{10}^{\frac{a}{T_{\mathrm{tso}}+273.15}+b}\×10000}{O_{\mathrm{tso}}}$

式中：T_tso为副枪测试结果中的钢水温度，℃；O_tso为钢水氧含量，ppm；a、b为碳氧积参数值，a=-1340.83,b=2.23615；

（3）、碳含量预报计算机读取三级计算机的化验碳含量通讯电文，并将化验碳含量保存在碳含量预报计算机中；

（4）、碳含量预报计算机对转炉PLC的转炉状态通讯电文与目标转炉状态进行对比，当转炉通讯电文等于目标转炉状态时，碳含量预报计算机的碳氧积参数生成模块计算出碳氧积参数值并保存在碳含量预报计算机中；具体步骤为：

a、从碳含量预报计算机中取出日期较近的一定炉次的化验碳含量、钢水温度、钢水氧含量数据；

b、碳氧积参数生成模块根据化验碳含量与钢水氧含量数据计算出各炉次的碳氧积数值并进行对数变换；

碳氧积变形量M_C×O计算公式为：

$M_{C\×O}=\log \left(\frac{C_{\mathrm{lab}}\×O_{\mathrm{tso}}}{10000}\right)$

式中：C_lab为化验碳含量；

温度变形量T_D计算公式为：

$T_D=\frac{1}{T_{\mathrm{tso}}+273.15}$

c、根据变换后的碳氧积与钢水温度回归计算出碳氧积参数值，并存储到碳含量预报计算机中。

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