CN103382515B - 一种在线实时监测rh精炼过程钢水温度的系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种在线实时监测RH精炼过程钢水温度的系统及方法，属于冶金过程的生产与控制技术领域，系统：包括信息采集模块、钢包包衬散热计算模块、真空处理判断模块、真空室内衬散热计算模块、真空室内钢水辐射散热计算模块、脱碳判断模块、脱碳热效应模块、添加合金判断模块、合金热效应模块、添加渣料判断模块、渣料热效应模块、提升气体散热模块、温度计算模块、温度校正判断模块、温度校正模块、温度显示模块。方法：RH精炼过程钢水实时温度是通过分析计算精炼过程钢包包衬散热、真空处理时内衬散热及钢水辐射散热、钢水脱碳时的热效应、提升气体散热添加合金和渣料的热效应引起的钢水温度变化及周期性根据实际测温值进行校正而获得的。

Description

一种在线实时监测RH精炼过程钢水温度的系统及方法

技术领域

本发明属于冶金过程的生产与控制技术领域，具体涉及一种在线实时监测RH精炼过程中钢水温度的系统及方法。

背景技术

RH精炼炉是高等级钢种精炼处理的主要工艺设备，该工艺的主要特点是通过钢水在真空室与钢包内的循环流动，完成脱碳、脱气、对钢水温度和成分进行调整及去除钢水中杂质等冶金功能。

RH精炼作为转炉与连铸中间的一道工序，起到了调整钢水温度的重要作用，由于RH出站的钢水温度对连铸的生产及最后的成品质量至关重要，因此准确控制RH过程中钢水的温度至关重要。如果能够掌握RH精炼过程中钢水的实时温度，那么对精确控制RH出站的钢水温度极为有利。但是现场操作人员在实际生产中，都是使用一次性热电偶来测量钢水温度，无法实现对钢水温度进行实时测温，从而无法准确控制钢水温度。而且在一个处理周期中，多次测温不仅增加了热电偶的损耗，提高了生产成本，也增大了操作人员的劳动强度。

现有技术中，建立过一些用以预测RH精炼过程钢水温度的理论模型，也在一定程度上起到了减少测温次数，降低成本的目的，但大部分的模型都是离线的，且稳定性欠佳，不能很好的应用于现场的实际生产中。主要文献包括：RH-TB精炼过程钢水碳含量及温度预测模型[C]，2007年全国RH精炼技术研讨会文集，2007：158-164，该文章的缺点是建立的是一个离线的模型库；真空精炼过程的钢水温度预测模型分析[J]，中国机械工程，2011，22（12）：1450-1453；该文章采用的是基于人工神经网络、模糊逻辑建立的模型，而人工神经网络的建模方式需要大量的历史数据作为基础，并且采用了一些经验公式，导致了适用性不广；RH-MFB精炼过程中钢水温度预测模型[J]，北京科技大学学报，2006，28（3）：248-252；其比较全面的考虑了影响RH精炼过程钢水温度的几大因素，也做了定量计算，亦对终点温度进行了验证，但无法得知其模型是否可以在线指导生产及与生产交互以进行实时的动态的监测钢水温度的变化。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种在线实时监测RH精炼过程钢水温度的系统及方法。一种在线实时监测RH精炼过程钢水温度的系统，包括：

信息采集模块：用来采集RH精炼过程中对应钢种、炉号、钢水重量、渣层厚度、现场合金的添加量、渣料的添加量、合金的入炉温度、渣料的入炉温度、真空阀状态信息、脱碳量信息、提升气体流量、氩气初始温度、精炼起始时间、精炼时间、钢水初始温度及现场测得的钢水温度；

钢包包衬散热计算模块：根据信息采集模块采集到的精炼时间，计算钢包包衬散热引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块；

真空处理判断模块：根据信息采集模块采集到的真空阀状态信息，判断钢水是否在真空室内进行处理，是，则传递指令给真空室内衬散热计算模块和真空室内钢水辐射散热模块，否，则传递指令给温度计算模块；

真空室内衬散热计算模块：根据信息采集模块采集到的精炼时间，计算真空室内衬散热引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块；

真空室内钢水辐射散热计算模块：根据信息采集模块采集到的精炼时间，计算真空室内钢水的辐射散热引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块；

脱碳判断模块：根据真空阀状态信息，判断钢水是否处在真空脱碳过程，是，则传递指令给脱碳热效应模块，否，则传递指令给温度计算模块；

脱碳热效应模块：根据信息采集模块采集到的脱碳量信息，计算真空室内的脱碳热效应引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块；

添加合金判断模块：根据信息采集模块采集到的合金的添加量信息，判断该时刻现场是否向钢水中了添加合金，是，则传递指令给合金热效应模块，否，则传递指令给温度计算模块；

合金热效应模块：根据信息采集模块采集到的合金入炉温度、合金添加量、钢水温度及钢水重量，计算添加的合金的热效应引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块；

添加渣料判断模块：根据信息采集模块采集到的渣料添加量信息，判断该时刻现场是否向钢水中添加了渣料，是，则传递指令给渣料热效应模块，否，则传递指令给温度计算模块；

渣料热效应模块：根据信息采集模块采集到的渣料入炉温度、渣料添加量、钢水温度及钢水的重量，计算添加的渣料的热效应引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块；

提升气体散热模块：根据信息采集模块采集到的钢水重量、钢水温度、提升气体流量及氩气的初始温度，计算提升气体吸热引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块；

温度计算模块：根据钢包包衬散热计算模块计算出的钢包包衬散热引起的钢水温度的变化量、真空室内衬散热计算模块计算出的真空室内衬散热引起的钢水温度的变化量、真空室内钢水辐射散热计算模块计算出的真空室内钢水的辐射散热引起的钢水温度的变化量、脱碳热效应模块计算出的脱碳热效应引起的钢水温度的变化量、合金热效应模块计算出的添加的合金的热效应引起的钢水温度的变化量、渣料热效应模块计算出的添加的渣料的热效应引起的钢水温度的变化量和提升气体散热模块计算出的提升气体吸热引起的钢水温度的变化量，计算出RH精炼过程中钢水的实时温度，并将该实时温度分别传递给温度校正判断模块和温度显示模块；

温度校正判断模块：设定温度校正规则，并将该时刻现场测得的钢水温度值与温度计算模块计算得到的钢水实时温度值比较得到温度差值，根据校正规则和该温度差值判断是否需要对温度计算模块计算得到的实时温度进行校正，是，则将现场测得的钢水温度值作为钢水实时温度值分别传至温度校正模块和温度显示模块，否，则将温度计算模块计算得到的钢水实时温度值作为钢水实时温度值传至温度显示模块；

温度校正模块：对钢水实时温度进行校正；

温度显示模块：显示RH精炼过程钢水的实时温度值。

采用所述的系统的在线实时监测RH精炼过程钢水温度的方法包括如下步骤：

步骤1：采集RH精炼过程的初始信息；

RH精炼过程的初始信息包括采集RH精炼过程中对应钢种、炉号、钢水重量、渣层厚度、现场合金的添加量、渣料的添加量、合金的入炉温度、渣料的入炉温度、真空阀状态信息、脱碳量信息、提升气体流量、氩气初始温度、精炼起始时间、精炼时间、钢水初始温度及现场测得的钢水温度；

步骤2：确定钢包包衬散热引起的钢水温度变化量、真空室内衬散热引起的钢水温度变化量、真空室内钢水辐射散热引起的钢水温度变化量、提升气体的吸热引起的钢水温度变化量、脱碳的热效应引起的钢水温度变化量、添加合金的热效应引起的钢水温度变化量及添加渣料的热效应引起的钢水温度变化量；

步骤2-1：根据步骤1采集到的精炼时间，计算出钢包包衬散热的热效应引起的钢水温度变化量；

步骤2-2：确定真空室内衬散热引起的钢水温度的变化量；

步骤2-2-1：根据步骤1采集到的真空阀状态信息，判断钢水是否处在真空处理过程中，是，则执行步骤2-2-2，否，则执行步骤3；

步骤2-2-2：根据步骤1采集到的精炼时间，计算真空室内衬散热引起的钢水温度的变化量；

步骤2-3：确定真空室内钢水辐射散热引起的钢水温度的变化量；

步骤2-3-1：根据步骤1采集到的真空阀状态信息，判断钢水是否处在真空处理过程中，若是，执行步骤2-3-2，若不是，则执行步骤3；

步骤2-3-2：根据步骤1采集到的精炼时间，计算真空室内钢水辐射散热引起的钢水温度的变化量；

步骤2-4：根据步骤1采集到的钢水重量、钢水温度、提升气体流量及氩气的初始温度，计算提升气体的吸热引起的钢水温度的变化量；

步骤2-5：确定真空室内脱碳热效应引起的钢水温度的变化量；

步骤2-5-1：根据步骤1采集到的真空阀状态信息，判断是否处在真空脱碳过程中，若是，执行步骤2-5-2，若不是，则执行步骤3；

步骤2-5-2：根据步骤1采集到的脱碳量信息，计算真空室内脱碳热效应引起的钢水温度的变化量；

步骤2-6：确定现场添加的合金的热效应引起的钢水温度的变化量；

步骤2-6-1：根据步骤1采集到的合金量添加量信息，判断该时刻现场是否添加了合金，是，则执行步骤2-6-2，否，则执行步骤3；

步骤2-6-2：根据步骤1采集到的合金入炉温度、合金添加量、钢水温度及钢水的重量，计算现场添加的合金的热效应引起的钢水温度的变化量；

步骤2-7：确定现场添加的渣料的热效应引起的钢水温度的变化量；

步骤2-7-1：根据步骤1采集到的渣料添加量信息，判断该时刻现场是否添加了渣料，是，则执行步骤2-7-2，否，则执行步骤3；

步骤2-7-2：根据步骤1采集到的渣料入炉温度、渣料添加量、钢水温度及钢水的重量，计算现场添加的渣料的热效应引起的钢水温度的变化量。

步骤3：根据步骤2计算出的各钢水温度变化量，计算出钢水的实时温度值；

步骤4：计算步骤3得到的钢水实时温度值与该时刻现场测得的钢水温度值之差，根据温度校正规则，判断步骤3计算出的钢水实时温度是否需要校正，是，则根据温度校正规则校正，校正后的温度即为钢水实时温度，否，则执行步骤5；

所述的温度校正规则如下：

a.现场首次测量钢水温度后的3min之内，若有新的钢水温度测量值，则按照新的钢水温度测量值进行校正，即将新的钢水温度测量值作为该时刻的RH精炼过程钢水的实时温度；否则，将该时刻计算出的钢水实时温度值作为RH精炼过程钢水的实时温度；

b.若现场首次测量钢水温度后的第二次测温值与计算出的钢水实时温度值相差超过5℃，则按照第二次测温值进行校正，即将第二次的测温值作为该时刻的RH精炼过程钢水的实时温度输出；否则，将该时刻计算出的钢水实时温度值作为RH精炼过程钢水的实时温度输出；

c.RH精炼过程中，若现场不间隔连续两次测量钢水温度，且两次测温值的温差在5℃以内，则将计算出的钢水实时温度值与后一次测温值进行比较：若两者的温度偏差在5℃以内，则将该时刻计算出的钢水实时温度值作为RH精炼过程钢水的实时温度输出；否则，将后一次的测温值作为该时刻的RH精炼过程钢水的实时温度输出；

d.RH精炼过程中，若现场间隔超过3min连续两次测量钢水温度，且计算出的钢水实时温度值与第一次测温值的偏差为△T_i，计算出的钢水实时温度值与第二次测温值的偏差为△T_i+1；若ΔT_i<5℃时且5℃<ΔT_i+1<20℃，则将计算出的钢水实时温度值按第二次测温值进行校正，即将第二次测温值作为该时刻的RH精炼过程钢水的实时温度输出；若若ΔT_i<5℃时且ΔT_i+1>20℃，则认为第二次测温值不准确，不进行校正；若△T_i>5℃且|△T_i+1-△T_i|<5℃，则计算出的实时温度值按第二次测温值进行校正，即将第二次测温值作为该时刻的RH精炼过程钢水的实时温度输出；若△T_i>5℃且|△T_i+1-△T_i|>5℃，则认为第二次测温值不准确，则不进行校正。

步骤5：显示钢水实时温度；

步骤2所述的真空室内钢水辐射散热引起的钢水温度变化量的计算公式和真空室内衬散热引起的钢水温度变化量的计算公式如下：

所述真空室的内衬温度级别划分为5级，包括：A级、B级、C级、D级、E级，其中A级代表真空室内衬温度为1000℃、B级代表真空室内衬温度为1100℃、C级代表真空室内衬温度为1200℃、D级代表真空室内衬温度为1300℃、E级代表真空室内衬温度为1400℃。以ΔT_rad表示真空室内钢水辐射散热引起的钢水温度的变化量，以ΔT_zks表示真空室内衬散热引起的钢水温度变化量，则：

真空室内衬温度为A级时：

ΔT_rad＝7.593×10^-4+0.766t-3.3×10^-3t²+2.388×10^-5t³-1.372×10^-7t⁴             （1）

ΔT_zks＝0.212+1.466t-2.619×10^-2t²+7.536×10^-4t³-9.539×10^-6t⁴             （2）

真空室内衬温度为B级时：

ΔT_rad＝8.28×10^-3+0.717t-3.2×10^-3t²+3.103×10^-5t³-2.702×10^-7t⁴             （3）

ΔT_zks＝0.223+1.405t-2.615×10^-2t²+7.690×10^-4t³-9.803×10^-6t⁴             （4）

真空室内衬温度为C级时：

ΔT_rad＝8.78×10^-3+0.664t-2.86×10^-3t²+2.86×10^-5t³-2.662×10^-7t⁴             （5）

ΔT_zks＝0.181+1.249t-2.138×10^-2t²+6.224×10^-4t³-7.931×10^-6t⁴             （6）

真空室内衬温度为D级时：

ΔT_rad＝9.22×10^-3+0.611t-2.5×10^-3t²+2.589×10^-5t³-2.585×10^-7t⁴             （7）

ΔT_zks＝0.140+1.093t-1.666×10^-2t²+4.785×10^-4t³-6.098×10^-6t⁴             （8）

真空室内衬温度为E级时：

ΔT_rad＝9.74×10^-3+0.556t-2.13×10^-3t²+2.302×10^-5t³-2.506×10^-7t⁴             （9）

ΔT_zks＝0.099+0.934t-1.189×10^-2t²+3.334×10^-4t³-4.251×10^-6t⁴             （10）

式中：

t为精炼时间，min。

步骤2所述的钢包包衬散热引起的钢水温度变化量的计算公式如下：

所述钢包分为在线包、离线包、新包三种，以ΔT_lin表示钢包包衬散热引起的钢水温度变化量，则：

当钢包为在线包时：

ΔT_lin＝0.571+0.444t-3.05×10^-3t²+6.387×10^-5t³-6.210×10^-7t⁴            （11）

当钢包为离线包时：

ΔT_lin＝0.738+0.665t-6.3×10^-3t²+1.211×10^-4t³-1.087×10^-6t⁴            （12）

当钢包为新包时：

ΔT_lin＝0.926+0.868t-9.28×10^-3t²+1.784×10^-4t³-1.596×10^-6t⁴            （13）

式中：

t为精炼时间，min。

有益效果：使用本发明的系统及方法监测钢水温度时，减少了现场测温次数，有效的节约了生产成本、减轻了操作人员的劳动强度，提高了温度监测精度，也为RH精炼过程的上位控制系统提供了更精确的实时温度值。

附图说明

图1为本发明一种实施方式在线实时监测RH精炼过程钢水温度的系统的结构示意图；

图2为本发明一种实施方式在线实时监测RH精炼过程钢水温度的确定方法的流程图；

图3为本发明一种实施方式利用GAMBIT软件，构件物理模型时计算区域的网格系统示意图；

图4为本发明一种实施方式单位时间内真空室内钢水辐射散热量随时间变化的拟合曲线图；

图5为本发明一种实施方式真空室钢水辐射散热引起钢水温降随时间变化的拟合曲线；

图6为本发明一种实施方式真空室内衬不同温度级别平均热损的拟合曲线图；

图7为本发明一种实施方式拟合的真空室内衬散热导致的钢水温降随时间变化的拟合曲线图；

图8为本发明一种实施方式不同钢包类型对应的包衬散热量的曲线图；

图9为本发明一种实施方式包衬散热引起钢水温降随时间变化的拟合曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种实施方式作详细说明。

如图1所示，本实施方式的在线实时监测RH精炼过程钢水温度的系统包括：信息采集模块1：用来采集RH精炼过程中对应钢种、炉号、钢水重量、渣层厚度、现场合金的添加量、渣料的添加量、合金的入炉温度、渣料的入炉温度、真空阀状态信息、脱碳量信息、提升气体流量、氩气初始温度、精炼起始时间、精炼时间、钢水初始温度及现场测得的钢水温度；其中现场合金的添加量、渣料的添加量及真空阀状态信息是通过基础自动化系统采集的，其中合金的添加量和渣料的添加量指的是添加的多少；真空阀状态信息指的是真空阀的开和闭；

钢包包衬散热计算模块2：根据信息采集模块1采集到的精炼时间，计算钢包包衬散热引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块13；

真空处理判断模块3：根据信息采集模块1采集到的真空阀状态信息，判断钢水是否在真空室内进行处理，是，则传递指令给真空室内衬散热计算模块4和真空室内钢水辐射散热模块5，否，则传递指令给温度计算模块；

真空室内衬散热计算模块4：根据信息采集模块1采集到的精炼时间，计算真空室内衬散热引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块13；

真空室内钢水辐射散热计算模块5：根据信息采集模块1采集到的精炼时间，计算真空室内钢水的辐射散热引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块13；

脱碳判断模块6：根据真空阀状态信息，判断钢水是否处在真空脱碳过程，是，则传递指令给脱碳热效应模块7，否，则传递指令给温度计算模块13；

脱碳热效应模块7：根据信息采集模块1采集到的脱碳量信息，计算真空室内的脱碳热效应引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块13；

添加合金判断模块8：根据信息采集模块1采集到的合金的添加量信息，判断该时刻现场是否向钢水中了添加合金，是，则传递指令给合金热效应模块，否，则传递指令给温度计算模块13；

合金热效应模块9：根据信息采集模块1采集到的合金入炉温度、合金添加量、钢水温度及钢水重量，计算添加的合金的热效应引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块13；

添加渣料判断模块10：根据信息采集模块1采集到的渣料添加量信息，判断该时刻现场是否向钢水中添加了渣料，是，则传递指令给渣料热效应模块，否，则传递指令给温度计算模块13；

渣料热效应模块11：根据信息采集模块1采集到的渣料入炉温度、渣料添加量、钢水温度及钢水的重量，计算添加的渣料的热效应引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块13；

提升气体散热模块12：根据信息采集模块1采集到的钢水重量、钢水温度、提升气体流量及氩气的初始温度，计算提升气体吸热引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块13；

温度计算模块13：根据钢包包衬散热计算模块2计算出的钢包包衬散热引起的钢水温度的变化量、真空室内衬散热计算模块4计算出的真空室内衬散热引起的钢水温度的变化量、真空室内钢水辐射散热计算模块5计算出的真空室内钢水的辐射散热引起的钢水温度的变化量、脱碳热效应模块7计算出的脱碳热效应引起的钢水温度的变化量、合金热效应模块9计算出的添加的合金的热效应引起的钢水温度的变化量、渣料热效应模块11计算出的添加的渣料的热效应引起的钢水温度的变化量和提升气体散热模块12计算出的提升气体吸热引起的钢水温度的变化量，计算出RH精炼过程中钢水的实时温度，并将该实时温度分别传递给温度校正判断模块14和温度显示模块16；

温度校正判断模块14：设定温度校正规则，并将该时刻现场测得的钢水温度值与温度计算模块13计算得到的钢水实时温度值比较得到温度差值，根据校正规则和该温度差值判断是否需要对温度计算模块13计算得到的实时温度进行校正，是，则将现场测得的钢水温度值作为钢水实时温度值分别传至温度校正模块15和温度显示模块16，否，则将温度计算模块13计算得到的钢水实时温度值作为钢水实时温度值传至温度显示模块16；

温度校正模块15：对钢水实时温度进行校正；

温度显示模块16：显示RH精炼过程钢水的实时温度值。

采用上述系统在线实时监测RH精炼过程钢水温度的方法，如图2所示，包括如下步骤：

步骤1：采集RH精炼过程的初始信息；

RH精炼过程的初始信息包括采集RH精炼过程中对应钢种、炉号、钢水重量、渣层厚度、现场合金的添加量、渣料的添加量、合金的入炉温度、渣料的入炉温度、真空阀状态信息、脱碳量信息、提升气体流量、氩气初始温度、精炼起始时间、精炼时间、钢水初始温度及现场测得的钢水温度；

步骤2：确定钢包包衬散热引起的钢水温度变化量、真空室内衬散热引起的钢水温度变化量、真空室内钢水辐射散热引起的钢水温度变化量、提升气体的吸热引起的钢水温度变化量、脱碳的热效应引起的钢水温度变化量、添加合金的热效应引起的钢水温度变化量及添加渣料的热效应引起的钢水温度变化量；

步骤2-1：根据步骤1采集到的精炼时间，计算出钢包包衬散热的热效应引起的钢水温度变化量；

步骤2-2：确定真空室内衬散热引起的钢水温度的变化量；

步骤2-2-1：根据步骤1采集到的真空阀状态信息，判断钢水是否处在真空处理过程中，若是，执行步骤2-2-2，若不是，则执行步骤3；

步骤2-2-2：根据步骤1采集到的精炼时间，计算真空室内衬散热引起的钢水温度的变化量；

步骤2-3：确定真空室内钢水辐射散热引起的钢水温度的变化量；

步骤2-3-1：根据步骤1采集到的真空阀状态信息，判断钢水是否处在真空处理过程中，若是，执行步骤2-3-2，若不是，则执行步骤3；

步骤2-3-2：根据步骤1采集到的精炼时间，计算真空室内钢水辐射散热引起的钢水温度的变化量；

本实施方式采用fluent模拟软件模拟出温度场来最终确定钢包包衬散热ΔT_lin、真空室内衬散热ΔT_sks、真空室内钢水辐射散热ΔT_rad这三种因素对钢水温度的影响规律，具体过程如下：

（1）基本假设

(a)为了便于包衬温度的初始化以及简化计算，将钢包和浸渍管上部作圆柱体处理；

(b)不考虑钢水热分层现象，假设钢水温度分布均匀，忽略熔渣的流动，渣层内部为传导传热；

(c)忽略钢包及真空室的各层耐火材料间及耐火材料与钢水间的接触热阻；

(d)精炼过程中，渣料熔化时间为3min，合金的熔解时间为1min，在此时间段内单位时间热量变化用物料升温、熔化、反应等过程的总热量做算术平均计算。

（2）控制方程

$\frac{\&PartialD;\left(\mathrm{\&rho;T}\right)}{\&PartialD;t}+\frac{\&PartialD;\left(\mathrm{\&rho;uT}\right)}{\&PartialD;x}+\frac{\&PartialD;\left(\mathrm{\&rho;vT}\right)}{\&PartialD;y}+\frac{\&PartialD;\left(\mathrm{\&rho;wT}\right)}{\&PartialD;z}=\frac{\&PartialD;}{\&PartialD;x}\left({\mathrm{\&Gamma;}}_{\mathrm{eff}}\frac{\&PartialD;T}{\&PartialD;x}\right)+\frac{\&PartialD;}{\&PartialD;y}\left({\mathrm{\&Gamma;}}_{\mathrm{eff}}\frac{\&PartialD;T}{\&PartialD;y}\right)+\frac{\&PartialD;}{\&PartialD;z}\left({\mathrm{\&Gamma;}}_{\mathrm{eff}}\frac{\&PartialD;T}{\&PartialD;z}\right)+S---\left(1\right)$

（3）几何模型的建立及网格划分

计算网格的生成是数值模拟技术的一个重要组成部分。计算区域是指所研究体系占据的时间和空间，也就是待求函数的定义域，它们需要离散化为时间步长和空间网格。计算流体力学的本质就是对控制方程在所规定的区域上进行区域离散，从而转变为在各子区域上定义的代数方程组，然后用线性代数的方法迭代求解，在对控制方程离散化之前，首先要对求解的区域进行网格化。本发明实施方式采用商业软件Fluent对精炼过程传热进行模拟计算，使用非结构化网格和有限体积法来求解。

利用GAMBIT软件绘制几何模型并对计算区域进行网格的划分，如图3所示。

（4）边界条件设定

钢包、真空室内衬按导热固体边界条件进行处理，近壁面采用壁面函数法加以求解，包衬内无热源，温度变化由包衬材料的导热系数确定，包衬材料和钢水的一些参数见表1。

表1钢包包衬及钢水的一些参数

钢包内壁温度为钢水温度，外壁表面对大气的散热，包括辐射和对流，由于温度较低，计算时将辐射换热统一折算成对流传热，如式（2）所示。

$\mathrm{\&lambda;}\frac{\&PartialD;T}{\&PartialD;r}=-\mathrm{\&alpha;}(T_{\mathrm{sh}}-T_{\mathrm{en}})---\left(2\right)$

式中：

T就表示包衬内节点的温度，℃；，r表示包衬内节点半径，m；λ为包壳的导热系数，W/(m·℃)；α为钢壳与大气之间的对流换热系数，取经验值12.5W/(m²·℃)；T_sh为钢壳温度，℃；T_en为周围大气温度，℃。

钢渣上表面主要通过辐射散热，钢渣上表面的辐射散热量计算的计算公式为式（3）：

q＝ε_sσ_b[(T_sl′+273)⁴-(T_a′+273)⁴]          （3）

式中：

q为钢渣上表面的辐射散热量；ε_s为渣层表面黑度；σ_b为辐射常数，取5.67×10-8W/(m2·K4)；T_sl′为钢渣上表面温度，℃；T_a′为钢渣上表面净空部分气体温度，℃。

（5）初始条件：

钢水的初始温度为1614℃，处理中达到的真空度为1mba，吹氩流量为1200NL/min，处理时钢包侧壁温度为362℃，底壁温度为320℃，真空室外壁温度为618℃。其中真空室钢水辐射散热采用Fluent软件中的辐射模型（S2S）进行求解，采用在Fluent软件之外计算辐射角系数，然后将计算结果读入Fluent软件中。

（6）计算结果

完成建模以后，通过fluent软件的模拟，得出结果如下：

(a)真空室内钢水辐射散热对钢水温度的影响

模拟的输出结果，即单位时间内真空室内钢水辐射散热量随时间的变化，也即该种因素导致的钢水的平均热损，如图4所示。根据图4拟合出的不同真空室状态下真空室内钢水辐射散热导致的钢水温降随时间的变化量如图5所示。以ΔT_rad表示真空室内钢水辐射散热导致的钢水温度的变化量，相关拟合方程形式为：

ΔT_rad＝a+b·t+c·t²+d·t³+e·t⁴          （4）

式中，

t为精炼时间，min，a，b，c，d，e为与真空室内衬的温度状态相关的常数。

本实施方式的模拟中将真空室的内衬级别划分为5级，A、B、C、D、E分别代表真空室内衬温度，即热状态为1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃。则：

热状态为A级时：

ΔT_rad＝7.593×10^-4+0.766t-3.3×10^-3t²+2.388×10^-5t³-1.372×10^-7t⁴        （5）

热状态为B级时：

ΔT_rad＝8.28×10^-3+0.717t-3.2×10^-3t²+3.103×10^-5t³-2.702×10^-7t⁴        （6）

热状态为C级时：

ΔT_rad＝8.78×10^-3+0.664t-2.86×10^-3t²+2.86×10^-5t³-2.662×10^-7t⁴        （7）

热状态为D级时：

ΔT_rad＝9.22×10^-3+0.611t-2.5×10^-3t²+2.589×10^-5t³-2.585×10^-7t⁴        （8）

热状态为E级时：

ΔT_rad＝9.74×10^-3+0.556t-2.13×10^-3t²+2.302×10^-5t³-2.506×10^-7t⁴        （9）

(b)真空室内衬散热对钢水温度的影响

模拟的输出结果，即单位时间内真空室内衬散热量随时间的变化，也即该种因素导致的钢水的平均热损，如图6所示。根据图6拟合出的不同真空室内衬温度级别状态下真空室内衬散热导致的钢水温降随时间的变化量如图7所示。以ΔT_zks表示真空室内衬散热导致的钢水温度变化量，相关拟合方程形式为：

ΔT_zks＝a+b·t+c·t²+d·t³+e·t⁴                （10）

式中，

t为精炼时间，min，a，b，c，d，e为与真空室内衬的热状态相关的常数。

则：

热状态为A级时：

ΔT_zks＝0.212+1.466t-2.619×10^-2t²+7.536×10^-4t³-9.539×10^-6t⁴         （11）

热状态为B级时：

ΔT_zks＝0.223+1.405t-2.615×10^-2t²+7.690×10^-4t³-9.803×10^-6t⁴         （12）

热状态为C级时：

ΔT_zks＝0.181+1.249t-2.138×10^-2t²+6.224×10^-4t³-7.931×10^-6t⁴         （13）

热状态为D级时：

ΔT_zks＝0.140+1.093t-1.666×10^-2t²+4.785×10^-4t³-6.098×10^-6t⁴         （14）

热状态为E级时：

ΔT_zks＝0.099+0.934t-1.189×10^-2t²+3.334×10^-4t³-4.251×10^-6t⁴         （15）

(c)包衬散热对钢水温度的影响

将钢包分为在线包、离线包、新包三种，模拟的输出结果，即通过包衬散热量随时间的变化，也即该种因素导致的钢水的平均热损，如图8所示。根据图8拟合出的不同类型的钢包，钢包内衬散热导致的钢水温降随时间的变化量如图9所示。

相关拟合方程形式为：

ΔT_lin＝a+b·t+c·t²+d·t³+e·t⁴          （16）

式中，

t为精炼时间，min，a，b，c，d，e为与真空室内衬的温度状态相关的常数。

以ΔT_lin表示钢包包衬散热导致的钢水温度变化量，则：

当钢包为在线包时：

ΔT_lin＝0.571+0.444t-3.05×10^-3t²+6.387×10^-5t³-6.210×10^-7t⁴           （17）

当钢包为离线包时：

ΔT_lin＝0.738+0.665t-6.3×10^-3t²+1.211×10^-4t³-1.087×10^-6t⁴           （18）

当钢包为新包时：

ΔT_lin＝0.926+0.868t-9.28×10^-3t²+1.784×10^-4t³-1.596×10^-6t⁴           （19）

步骤2-4：根据步骤1采集到的钢水重量、钢水温度、提升气体流量及氩气的初始温度，计算提升气体的吸热引起的钢水温度的变化量ΔT_g；

每秒提升气体的吸热导致的钢水温度的变化应用式（20）计算，

ΔT_g＝V_Ar×C_Ar×(T_st-T_Ar)/1000/C_m/m_st/1000          （20）

式中：

ΔT_g为提升气体吸热导致的钢水温度的变化；V_Ar为提升气体流量，NL/min；C_Ar为氩气比热，J/(m³·℃)；m_st为钢水重量，kg；T_st为实时钢水温度，℃；T_Ar为氩气的初始温度，℃；C_m为钢水热熔。

步骤2-5：确定真空室内脱碳热效应导致的钢水温度的变化量ΔT_c；

步骤2-5-1：根据步骤1采集到的真空阀状态信息，判断是否处在真空脱碳过程中，若是，执行步骤2-5-2，若不是，则执行步骤3；

步骤2-5-2：根据步骤1采集到的脱碳量信息，计算真空室内脱碳热效应引起的钢水温度的变化量ΔT_c；

根据式（21）计算真空室内脱碳导致的钢水温度的变化量，

ΔT_c＝ΔH_co×ΔC/C_m            （21）

式中：

ΔT_c为脱碳反应导致的钢水温度变化；ΔH_co为每千克碳燃烧生成CO的热焓；ΔC为系统本次调用距首次调用之间的脱碳量，%。

步骤2-6：确定现场添加的合金的热效应导致的钢水温度的变化ΔT_alloy；

步骤2-6-1：根据步骤1采集到的合金量添加量信息，判断该时刻现场是否添加了合金，是，则执行步骤2-6-2，否，则执行步骤3；

步骤2-6-2：根据步骤1采集到的合金入炉温度、合金添加量、钢水温度及钢水的重量，计算现场添加的合金的热效应引起的钢水温度的变化量ΔT_alloy；

现场添加的合金的热效应对钢水温度的影响通过热力学计算确定，通过计算式（22）确定。

Q_alloy＝Q_m-(Q_mo+Q_mf)         （22）

式中：

Q_alloy表示添加的合金的总热效应；Q_m为合金元素的熔化热；Q_mf为合金元素熔解于钢水的熔解热；Q_mo表示合金元素的氧化放热。Q_m、Q_mf和Q_mo分别采用式（23）、（24）、（25）进行计算。

Q_m＝[c_s(T_f-T₀)+ΔH_m+c_l(T_steel-T_f)]·M/M^m               （23）

式中：

T_f、T₀、T_steel分别为合金元素的液相线温度、入炉温度和钢水温度，℃；c_s、c_l分别为合金元素的固相比热容和合金元素的液相比热容，J/(kg·℃)；ΔH_m为合金元素的熔化潜热，J/mol；M为合金元素的加入量，kg；M^m为合金元素的摩尔量，kg/mol。

$Q_{\mathrm{mf}}=\frac{{\mathrm{\&Delta;H}}_{\mathrm{mf}}\&CenterDot;M}{M^m}---\left(24\right)$

式中：

ΔH_mf为合金元素的熔解热，J/mol；

$Q_{\mathrm{mo}}=\frac{{\mathrm{\&Delta;H}}_o\&CenterDot;M\&CenterDot;(1-f)}{M^m}---\left(25\right)$

式中：

ΔH_o为合金元素的氧化反应热，J/mol；f为合金元素的收得率，%。

确定了Q_alloy之后，合金热效应导致的钢水温度的变化ΔT_alloy则用式（26）确定。

${\mathrm{\&Delta;T}}_{\mathrm{alloy}}=\frac{Q_{\mathrm{alloy}}}{c_{\mathrm{st}}\&CenterDot;m_{\mathrm{st}}}---\left(26\right)$

式中：

c_st表示钢水的比热容。

步骤2-7：确定现场添加的渣料的热效应导致的钢水温度的变化ΔT_zlag；

步骤2-7-1：根据步骤1采集到的渣料添加量信息，判断该时刻现场是否添加了渣料，是，则执行步骤2-7-2，否，则执行步骤3；

步骤2-7-2：根据步骤1采集到的渣料入炉温度、渣料添加量、钢水温度及钢水的重量，计算现场添加的渣料的热效应引起的钢水温度的变化量ΔT_zlag；

先通过式（27）计算出添加的合金的总热效应。

Q_slag＝m_slag·[c_slag,s·(T_slag,f-T_slag,o)+ΔH_si+c_slag,l·(T_steel-T_slag,f)]     （27）式中：

Q_slag表示添加的合金的总热效应；m_slag为渣料的加入量，kg；c_slag,s、c_slag,l分别为渣料的固相比热容、液相比热容，J/(kg·℃)；T_slag,f、T_slag,o、T_steel分别为渣料的液相线温度、入炉温度、和钢水温度，℃；ΔH_si为渣料的熔化潜热，J/kg。确定了Q_slag之后，合金热效应导致的钢水温度的变化ΔT_slag则用式（28）确定：

${\mathrm{\&Delta;T}}_{\mathrm{slag}}=\frac{Q_{\mathrm{slag}}}{c_{\mathrm{st}}\&CenterDot;m_{\mathrm{st}}}---\left(28\right)$

步骤3：根据步骤2计算出的各钢水温度变化量，计算出钢水的实时温度值T_st；

根据骤2中计算得到的各个变化量及钢水实时温度的计算式（29），即可计算出钢水的实时温度T_st：

T_st＝T₀+ΔT_rad-ΔT_zks-ΔT_lin-ΔT_alloy-ΔT_slag-ΔT_c-ΔT_g                 （29）

式中，

T_st表示精炼过程中钢水的实时温度，T₀表示采集到的初始的钢水温度，也即钢水的入站测温值。

步骤4：计算步骤3得到的钢水实时温度值与该时刻现场测得的钢水温度值之差，根据温度校正规则，判断步骤3计算出的钢水实时温度是否需要校正，是，则根据温度校正规则校正，校正后的温度即为钢水实时温度，否，则执行步骤5；

所述的温度校正规则如下：

a.现场首次测量钢水温度后的3min之内，若有新的钢水温度测量值，则按照新的钢水温度测量值进行校正，即将新的钢水温度测量值作为该时刻的RH精炼过程钢水的实时温度；否则，将该时刻计算出的钢水实时温度值作为RH精炼过程钢水的实时温度；

b.若现场首次测量钢水温度后的第二次测温值与计算出的钢水实时温度值相差超过5℃，则按照第二次测温值进行校正，即将第二次的测温值作为该时刻的RH精炼过程钢水的实时温度输出；否则，将该时刻计算出的钢水实时温度值作为RH精炼过程钢水的实时温度输出；

c.RH精炼过程中，若现场不间隔连续两次测量钢水温度，且两次测温值的温差在5℃以内，则将计算出的钢水实时温度值与后一次测温值进行比较：若两者的温度偏差在5℃以内，则将该时刻计算出的钢水实时温度值作为RH精炼过程钢水的实时温度输出；否则，将后一次的测温值作为该时刻的RH精炼过程钢水的实时温度输出；

d.RH精炼过程中，若现场间隔超过3min连续两次测量钢水温度，且计算出的钢水实时温度值与第一次测温值的偏差为△T_i，计算出的钢水实时温度值与第二次测温值的偏差为△T_i+1；若ΔT_i<5℃时且5℃<ΔT_i+1<20℃，则将计算出的钢水实时温度值按第二次测温值进行校正，即将第二次测温值作为该时刻的RH精炼过程钢水的实时温度输出；若若ΔT_i<5℃时且ΔT_i+1>20℃，则认为第二次测温值不准确，不进行校正；若△T_i>5℃且|△T_i+1-△T_i|<5℃，则计算出的实时温度值按第二次测温值进行校正，即将第二次测温值作为该时刻的RH精炼过程钢水的实时温度输出；若△T_i>5℃且|△T_i+1-△T_i|>5℃，则认为第二次测温值不准确，则不进行校正。

步骤5：显示钢水实时温度；

本发明的一个是对均未添加渣料的四个熔炼号的钢水实施本方法，钢水入站首次测温后15分钟再次测得的温度值，计算的钢包包衬散热引起的钢水温度变化量ΔΤ_lin、真空室内衬散热引起的钢水温度变化量ΔΤ_zks、真空室内钢水辐射散热引起的钢水温度变化量ΔΤ_rad、提升气体的吸热引起的钢水温度变化量ΔΤ_g、脱碳的热效应引起的钢水温度变化量ΔΤ_c及添加合金的热效应引起的钢水温度变化量ΔΤ_alloy，T_st为获取到进站测温值T₀以后15分钟的温度计算值，T_test为该时刻现场实际测温值，见表2。

表2

从本发明实施例可以看出，系统监测值与实测值之间误差很小，说明本发明的系统及方法可以用于指导现场生产进行钢水温度监测，且温度监测精度高。

Claims (2)

1.一种在线实时监测RH精炼过程钢水温度的系统，其特征在于：包括：

信息采集模块(1)：用来采集RH精炼过程中对应钢种、炉号、钢水重量、渣层厚度、现场合金的添加量、渣料的添加量、合金的入炉温度、渣料的入炉温度、真空阀状态信息、脱碳量信息、提升气体流量、氩气初始温度、精炼起始时间、精炼时间、钢水初始温度及现场测得的钢水温度；

钢包包衬散热计算模块(2)：根据信息采集模块(1)采集到的精炼时间，计算钢包包衬散热引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块(13)；

真空处理判断模块(3)：根据信息采集模块(1)采集到的真空阀状态信息，判断钢水是否在真空室内进行处理，是，则传递指令给真空室内衬散热计算模块(4)和真空室内钢水辐射散热模块(5)，否，则传递指令给温度计算模块；

真空室内衬散热计算模块(4)：根据信息采集模块(1)采集到的精炼时间，计算真空室内衬散热引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块(13)；

真空室内钢水辐射散热计算模块(5)：根据信息采集模块(1)采集到的精炼时间，计算真空室内钢水的辐射散热引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块(13)；

脱碳判断模块(6)：根据真空阀状态信息，判断钢水是否处在真空脱碳过程，是，则传递指令给脱碳热效应模块(7)，否，则传递指令给温度计算模块(13)；

脱碳热效应模块(7)：根据信息采集模块(1)采集到的脱碳量信息，计算真空室内的脱碳热效应引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块(13)；

添加合金判断模块(8)：根据信息采集模块(1)采集到的合金的添加量信息，判断该时刻现场是否向钢水中了添加合金，是，则传递指令给合金热效应模块，否，则传递指令给温度计算模块(13)；

合金热效应模块(9)：根据信息采集模块(1)采集到的合金入炉温度、合金添加量、钢水温度及钢水重量，计算添加的合金的热效应引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块(13)；

添加渣料判断模块(10)：根据信息采集模块(1)采集到的渣料添加量信息，判断该时刻现场是否向钢水中添加了渣料，是，则传递指令给渣料热效应模块，否，则传递指令给温度计算模块(13)；

渣料热效应模块(11)：根据信息采集模块(1)采集到的渣料入炉温度、渣料添加量、钢水温度及钢水的重量，计算添加的渣料的热效应引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块(13)；

提升气体散热模块(12)：根据信息采集模块(1)采集到的钢水重量、钢水温度、提升气体流量及氩气的初始温度，计算提升气体吸热引起的钢水温度的变化量，并将该变化量传至温度计算模块(13)；

温度计算模块(13)：根据钢包包衬散热计算模块(2)计算出的钢包包衬散热引起的钢水温度的变化量、真空室内衬散热计算模块(4)计算出的真空室内衬散热引起的钢水温度的变化量、真空室内钢水辐射散热计算模块(5)计算出的真空室内钢水的辐射散热引起的钢水温度的变化量、脱碳热效应模块(7)计算出的脱碳热效应引起的钢水温度的变化量、合金热效应模块(9)计算出的添加的合金的热效应引起的钢水温度的变化量、渣料热效应模块(11)计算出的添加的渣料的热效应引起的钢水温度的变化量和提升气体散热模块(12)计算出的提升气体吸热引起的钢水温度的变化量，计算出RH精炼过程中钢水的实时温度，并将该实时温度分别传递给温度校正判断模块(14)和温度显示模块(16)；

温度校正判断模块(14)：设定温度校正规则，并将该时刻现场测得的钢水温度值与温度计算模块(13)计算得到的钢水实时温度值比较得到温度差值，根据校正规则和该温度差值判断是否需要对温度计算模块(13)计算得到的实时温度进行校正，是，则将现场测得的钢水温度值作为钢水实时温度值分别传至温度校正模块(15)和温度显示模块(16)，否，则将温度计算模块(13)计算得到的钢水实时温度值作为钢水实时温度值传至温度显示模块(16)；

温度校正模块(15)：对钢水实时温度进行校正；

温度显示模块(16)：显示RH精炼过程钢水的实时温度值。

2.采用权利要求1所述系统的在线实时监测RH精炼过程钢水温度的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：采集RH精炼过程的初始信息；

RH精炼过程的初始信息包括采集RH精炼过程中对应钢种、炉号、钢水重量、渣层厚度、现场合金的添加量、渣料的添加量、合金的入炉温度、渣料的入炉温度、真空阀状态信息、脱碳量信息、提升气体流量、氩气初始温度、精炼起始时间、精炼时间、钢水初始温度及现场测得的钢水温度；

步骤2：确定钢包包衬散热引起的钢水温度变化量、真空室内衬散热引起的钢水温度变化量、真空室内钢水辐射散热引起的钢水温度变化量、提升气体的吸热引起的钢水温度变化量、脱碳的热效应引起的钢水温度变化量、添加合金的热效应引起的钢水温度变化量及添加渣料的热效应引起的钢水温度变化量；

步骤2-1：根据步骤1采集到的精炼时间，计算出钢包包衬散热的热效应引起的钢水温度变化量；

步骤2-2：确定真空室内衬散热引起的钢水温度的变化量；

步骤2-2-1：根据步骤1采集到的真空阀状态信息，判断钢水是否处在真空处理过程中，若是，执行步骤2-2-2，若不是，则执行步骤3；

步骤2-2-2：根据步骤1采集到的精炼时间，计算真空室内衬散热引起的钢水温度的变化量；

步骤2-3：确定真空室内钢水辐射散热引起的钢水温度的变化量；

步骤2-3-1：根据步骤1采集到的真空阀状态信息，判断钢水是否处在真空处理过程中，若是，执行步骤2-3-2，若不是，则执行步骤3；

步骤2-3-2：根据步骤1采集到的精炼时间，计算真空室内钢水辐射散热引起的钢水温度的变化量；

步骤2-4：根据步骤1采集到的钢水重量、钢水温度、提升气体流量及氩气的初始温度，计算提升气体的吸热引起的钢水温度的变化量；

步骤2-5：确定真空室内脱碳热效应引起的钢水温度的变化量；

步骤2-5-1：根据步骤1采集到的真空阀状态信息，判断是否处在真空脱碳过程中，若是，执行步骤2-5-2，若不是，则执行步骤3；

步骤2-5-2：根据步骤1采集到的脱碳量信息，计算真空室内脱碳热效应引起的钢水温度的变化量；

步骤2-6：确定现场添加的合金的热效应引起的钢水温度的变化量；

步骤2-6-1：根据步骤1采集到的合金量添加量信息，判断该时刻现场是否添加了合金，若是，则执行步骤2-6-2，否，则执行步骤3；

步骤2-6-2：根据步骤1采集到的合金入炉温度、合金添加量、钢水温度及钢水的重量，计算现场添加的合金的热效应引起的钢水温度的变化量；

步骤2-7：确定现场添加的渣料的热效应引起的钢水温度的变化量；

步骤2-7-1：根据步骤1采集到的渣料添加量信息，判断该时刻现场是否添加了渣料，若是，则执行步骤2-7-2，否，则执行步骤3；

步骤2-7-2：根据步骤1采集到的渣料入炉温度、渣料添加量、钢水温度及钢水的重量，计算现场添加的渣料的热效应引起的钢水温度的变化量；

所述的真空室内钢水辐射散热引起的钢水温度变化量的计算公式和真空室内衬散热引起的钢水温度变化量的计算公式如下：

所述真空室的内衬温度级别划分为5级，包括：A级、B级、C级、D级、E级，其中A级代表真空室内衬温度为1000℃、B级代表真空室内衬温度为1100℃、C级代表真空室内衬温度为1200℃、D级代表真空室内衬温度为1300℃、E级代表真空室内衬温度为1400℃；以ΔT_rad表示真空室内钢水辐射散热引起的钢水温度的变化量，以ΔT_zks表示真空室内衬散热引起的钢水温度变化量，则：

真空室内衬温度为A级时：

ΔT_rad＝7.593×10^-4+0.766t-3.3×10^-3t²+2.388×10^-5t³-1.372×10^-7t⁴   (1)

ΔT_zks＝0.212+1.466t-2.619×10^-2t²+7.536×10^-4t³-9.539×10^-6t⁴   (2)

真空室内衬温度为B级时：

ΔT_rad＝8.28×10^-3+0.717t-3.2×10^-3t²+3.103×10^-5t³-2.702×10^-7t⁴   (3)

ΔT_zks＝0.223+1.405t-2.615×10^-2t²+7.690×10^-4t³-9.803×10^-6t⁴   (4)

真空室内衬温度为C级时：

ΔT_rad＝8.78×10^-3+0.664t-2.86×10^-3t²+2.86×10^-5t³-2.662×10^-7t⁴   (5)

ΔT_zks＝0.181+1.249t-2.138×10^-2t²+6.224×10^-4t³-7.931×10^-6t⁴   (6)

真空室内衬温度为D级时：

ΔT_rad＝9.22×10^-3+0.611t-2.5×10^-3t²+2.589×10^-5t³-2.585×10^-7t⁴   (7)

ΔT_zks＝0.140+1.093t-1.666×10^-2t²+4.785×10^-4t³-6.098×10^-6t⁴   (8)

真空室内衬温度为E级时：

ΔT_rad＝9.74×10^-3+0.556t-2.13×10^-3t²+2.302×10^-5t³-2.506×10^-7t⁴   (9)

ΔT_zks＝0.099+0.934t-1.189×10^-2t²+3.334×10^-4t³-4.251×10^-6t⁴   (10)式中：

t为精炼时间，min；

所述钢包包衬散热引起的钢水温度变化量的计算公式如下：

所述钢包分为在线包、离线包、新包三种，以ΔT_lin表示钢包包衬散热引起的钢水温度变化量，则：

当钢包为在线包时：

ΔT_lin＝0.571+0.444t-3.05×10^-3t²+6.387×10^-5t³-6.210×10^-7t⁴   (11)

当钢包为离线包时：

ΔT_lin＝0.738+0.665t-6.3×10^-3t²+1.211×10^-4t³-1.087×10^-6t⁴   (12)

当钢包为新包时：

ΔT_lin＝0.926+0.868t-9.28×10^-3t²+1.784×10^-4t³-1.596×10^-6t⁴   (13)式中：t为精炼时间，min；

步骤3：根据步骤2计算出的各钢水温度变化量，计算出钢水的实时温度值；

步骤4：计算步骤3得到的钢水实时温度值与该时刻现场测得的钢水温度值之差，根据温度校正规则，判断步骤3计算出的钢水实时温度是否需要校正，是，则根据温度校正规则校正，校正后的温度即为钢水实时温度，否，则执行步骤5；

所述的温度校正规则如下：

a.现场首次测量钢水温度后的3min之内，若有新的钢水温度测量值，则按照新的钢水温度测量值进行校正，即将新的钢水温度测量值作为该时刻的RH精炼过程钢水的实时温度；否则，将该时刻计算出的钢水实时温度值作为RH精炼过程钢水的实时温度；

b.若现场首次测量钢水温度后的第二次测温值与计算出的钢水实时温度值相差超过5℃，则按照第二次测温值进行校正，即将第二次的测温值作为该时刻的RH精炼过程钢水的实时温度输出；否则，将该时刻计算出的钢水实时温度值作为RH精炼过程钢水的实时温度输出；

c.RH精炼过程中，若现场不间隔连续两次测量钢水温度，且两次测温值的温差在5℃以内，则将计算出的钢水实时温度值与后一次测温值进行比较：若两者的温度偏差在5℃以内，则将该时刻计算出的钢水实时温度值作为RH精炼过程钢水的实时温度输出；否则，将后一次的测温值作为该时刻的RH精炼过程钢水的实时温度输出；

d.RH精炼过程中，若现场间隔超过3min连续两次测量钢水温度，且计算出的钢水实时温度值与第一次测温值的偏差为△T_i，计算出的钢水实时温度值与第二次测温值的偏差为△T_i+1；若ΔT_i<5℃时且5℃<ΔT_i+1<20℃，则将计算出的钢水实时温度值按第二次测温值进行校正，即将第二次测温值作为该时刻的RH精炼过程钢水的实时温度输出；若若ΔT_i<5℃时且ΔT_i+1>20℃，则认为第二次测温值不准确，不进行校正；若△T_i>5℃且|△T_i+1-△T_i|<5℃，则计算出的实时温度值按第二次测温值进行校正，即将第二次测温值作为该时刻的RH精炼过程钢水的实时温度输出；若△T_i>5℃且|△T_i+1-△T_i|>5℃，则认为第二次测温值不准确，则不进行校正；

步骤5：显示钢水实时温度。