CN103602774A

CN103602774A - 炼钢区域合金料单的计算方法

Info

Publication number: CN103602774A
Application number: CN201310566379.8A
Authority: CN
Inventors: 孙维松; 邓强; 高阳; 何礼仁; 罗龙; 龙勇; 丁磊; 陈柯江
Original assignee: SICHUAN TORI INFORMATION ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: Chengdu Xingyun Zhilian Technology Co., Ltd.
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2033-11-13
Also published as: CN103602774B

Abstract

本发明公开了一种炼钢区域合金料单的计算方法，一种被调整元素仅选择合金料单中的一种合金来调整，还包括选择加入的合金种类的步骤、估算加入的合金的初始质量的步骤和对合金料单进行迭代计算确定最终合金料单的步骤。进一步地，提供了初始合金料单中估算加入的合金的初始质量的方法。本发明实现了实现合金料单的精确快速计算，其有益效果在于，计算速度快，计算结果精准可靠，提高了合金料单的准确度，满足了现场实际生产应用的需要，稳定了钢液生成的质量，降低了操作人员劳动强度，减少了因合金化失误而导致的生产事故，从而带来较好的经济效益和社会效益。

Description

炼钢区域合金料单的计算方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体而言是一种炼钢区域合金料单的计算方法。

背景技术

在炼钢区域的转炉炼钢、LF精炼、RH精炼等工序均需要根据钢种要求，进行合金的配料工作。通常，操作人员根据初始钢液的成份及目标钢种成份要求，并结合生产经验，选择加入的合金品种，计算合金加入量，这种计算存在的问题主要包括：1）人工操作易出现失误；2）每个操作人员的经验存在差异。因此，在实际生产过程中，难以达到精确控制合金加料，甚至偶尔出现合金料单异常的情况。

在目前实际生产过程中，一般采用以下两种方式进行合金计算：1）根据入站钢液成分、目标钢种成分和钢液质量等基本信息，一次性计算合金加料；2）采用单纯形法来确定合金的投入组合和投入量。

上述两种算法中，第一种算法精度不高；第二种算法计算步骤较多、计算时间长，使得在线模型的反应灵敏度跟不上生产节奏，甚至有时出现计算不收敛的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种炼钢区域合金料单的计算方法，实现合金料单的精确快速计算。

实现本发明目的的技术方案如下：一种炼钢区域合金料单的计算方法，一种被调整元素仅选择合金料单中的一种合金来调整，还包括

步骤1：根据目标钢种的成份要求、初始钢液的成分和待选合金的成份，选择加入的合金；

步骤2：估算选出的每一种合金的初始加入质量，生成初始合金料单，包括加入的合金种类和每一种合金的初始加入质量；

步骤3：输入合金料单进行计算，包括

301：计算合金化后的钢液的质量增加量

其中，W_j为合金料单中合金j的加入质量，C_jk为合金j中元素k的成份（质量百分比），f_k为元素k的收得率；

302：计算合金化后的钢液的质量G＝G₀+ΔG；其中，G₀为初始钢液的质量；

303：计算合金化后的钢液中，每一种被调整的元素的成份（质量百分比）：合金化后的钢液中被调整的元素i的成份为

b_{i} = \frac{a_{i} \cdot G_{0} Σ_{j = 1}^{n} W_{j} \cdot C_{ji} \cdot f_{i}}{G}, i = 1,2, . . ., n;

其中a_i为初始钢液中元素i的成份（质量百分比）；

304：计算合金化后的钢液中，每一种被调整的元素的成份偏差：合金化后的钢液中被调整的元素i的成份偏差为ΔELem_i＝b_i-b_i,aim，其中b_i,aim为目标钢液中元素i的目标成份（质量百分比）；

305：比较合金化后的钢液中每一种被调整的元素的成份偏差的绝对值与目标钢种中该元素的成份偏差的上限值：如果一种被调整的元素的成份偏差的绝对值大于目标钢种中该元素的成份偏差的限定值，则计算合金料单中调整该元素的合金的质量修正量，合金料单中调整元素i的合金j的质量修正量为

如果每一种被调整的元素的成份偏差的绝对值小于或等于目标钢种中该元素的成份偏差的限定值，则确定合金料单为最终合金料单，终止计算；

306:计算合金料单中需要修正的合金的加入质量，生成新的合金料单：新的合金料单中合金j的加入质量为W'_j＝W_j+ΔW_j；

步骤4：以新的合金料单替代合金料单，重复步骤3。

进一步地，所述初始合金料单中，调整元素i的合金j的初始加入质量为

其中，b_i,aim为目标钢液中元素i的目标成份（质量百分比），a_i为初始钢液中元素i的成份（质量百分比），G₀为初始钢液的质量，C_ji为合金j中元素i的成份（质量百分比），f_i为元素i的收得率。

进一步地，所述目标钢种中每一种被调整的元素的成份偏差的上限值为0.0001%。

本发明的有益效果在于，计算速度快，计算结果精准可靠，提高了合金料单的准确度，满足了现场实际生产应用的需要，稳定了钢液生成的质量，降低了操作人员劳动强度，减少了因合金化失误而导致的生产事故，从而带来较好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

炼钢生产中的合金化是一个复杂的工艺过程，通常在转炉出钢、LF精炼、RH精炼处理中，需要加入合金对钢液成分进行微调。在合金化的过程中，由于多种原因，投入的合金元素将产生一定的损失，所以合金的元素都会有一个波动的收得率。在进行合金计算前，需要知道钢液的初始成分、目标成分和元素收得率，从而完成选择需要配加合金的种类，并计算对应的加料量，来实现钢液终点成分的精确控制。合金配料的基础条件是，在生产过程中，合金元素的质量百分比能够满足所生产的钢种对成份精度的要求。

在进行计算时，首先需要选择加入合金的种类。根据实际生产情况，同时为了避免出现计算不收敛的情况，确定选择合金种类的规则如下：

1)该合金的成份中，用于调整的元素的质量百分比>10%；

2)目标钢种中，成分下限<0.005%的元素，在该合金中的质量百分比不超过1%；

3)该合金的成份中，用于调整的元素的含量在所有可选合金中的质量百分比最高；

4)在第2和第3个条件发生冲突时，必须先满足第2个条件。

根据以上规则选定加入的合金种类后，还要对每一种合金的加入量估算一个初始加入质量。每一种合金的初始加入质量，可以由工作人员根据经验预估，也可以采用如下的估算方法：

根据质量守恒：

b_{i} = \frac{a_{i} \cdot G_{0} + Σ_{j = 1}^{n} W_{j} \cdot C_{ji} \cdot f_{i}}{G_{0} + Σ_{j = 1}^{n} Σ_{k = 1}^{m} W_{j} \cdot C_{jk} \cdot f_{k}}

式中：b_i：合金化后的钢液中元素i的成份，质量百分比；

G₀：初始钢液的质量；

a_i：初始钢液中元素i的成份，质量百分比；

W_j：加入的合金j的质量；

C_ji：加入的合金j中元素i的成份，质量百分比；

C_jk：加入的合金j中元素k的成份，质量百分比；

f_i：元素i的收得率，%；

f_k：元素k的收得率，%；

n：加入的合金的种数；

m：炼钢区域需要通过合金化操作来调整的元素总数。

上式考虑了某些合金同时含有两种以上的合金化元素较多的情况，同时考虑了投入合金的质量对钢液质量的影响。因为冶炼过程中合金添加量相对较少，所以在估算时可以忽略合金自身的烧损量对钢液质量的影响。估算时添加合金的总量未知，也无法考虑其质量对钢液质量的影响。

所以，上式可简化为：

b_{i} = \frac{a_{i} \cdot G_{0} + W_{j} \cdot C_{ji} \cdot f_{i}}{G_{0}}

使用元素i的目标成分b_i,aim代替b_i，则可计算出调整元素i需要加入合金j的质量为

W_{j} = \frac{(b_{i, aim} - a_{i}) G_{0}}{C_{ji} \cdot f_{i}} .

计算出每一种合金的初始加入质量，就得到了初始合金料单。初始合金料单中包括加入的合金种类和每一种合金的初始加入质量。

得到初始合金料单之后对合金料单进行多轮循环迭代计算使得料单逼近目标值。

依据初始合金料单，可以得出采用该料单进行合金化后带来的钢液质量的增加量：

ΔG = Σ_{j = 1}^{n} Σ_{k = 1}^{m} W_{j} \cdot C_{jk} \cdot f_{k}

根据合金化带来的钢液质量的增加量及初始钢液质量，得出采用合金料单进行合金化后的钢液质量为：

G＝G₀+ΔG

在绝大多数合金中，除了调整的主元素外还包括一定含量的其他的元素，有的合金中副元素的含量可能到达7%以上，这个在实际操作中必须进行考虑。因此，合金化后的钢液中，被调整的元素的成份为：

b_{i} = \frac{a_{i} \cdot G_{0} Σ_{j = 1}^{n} W_{j} \cdot C_{ji} \cdot f_{i}}{G}, i = 1,2, . . ., n;

合金化后的钢液中，被调整的元素的成份偏差为：

ΔELem_i＝b_i-b_i,aim

比较合金化后的钢液中每一种被调整的元素的成份偏差的绝对值与目标钢种中该元素的成份偏差的上限值：如果一种被调整的元素的成份偏差的绝对值大于目标钢种中该元素的成份偏差的限定值，则计算合金料单中调整该元素的合金的质量修正量。如果一种被调整的元素的成份偏差的绝对值不大于目标钢种中该元素的成份偏差的限定值，则合金料单中调整该元素的合金的质量不变。如果每一种被调整的元素的成份偏差的绝对值小于或等于目标钢种中该元素的成份偏差的限定值，则确定合金料单为最终合金料单，终止计算。合金料单中调整元素i的合金j的质量修正量为：

{ΔW}_{j} = \frac{Δ {Elem}_{i} G}{C_{ji} \cdot f_{i}}

根据实际生产的需要，可以对目标钢种中被调整的元素的成份偏差分别设置上限值，也可以将目标钢种中每一种被调整的元素的成份偏差的上限值均设置为0.0001%。

计算合金料单中需要修正的合金的加入质量，修正的合金j的加入质量为：

W'_j＝W_j+ΔW_j

不需修正的合金，其加入质量不变。由此得到新的合金料单。

用新的合金料单替代以前的合金料单，重新进行计算。

通过以上方法，就得到了最终的合金料单。

Claims

1.一种炼钢区域合金料单的计算方法，其特征在于，一种被调整元素仅选择合金料单中的一种合金来调整，还包括

步骤3：输入合金料单进行计算，包括

301:计算合金化后的钢液的质量增加量

b_{i} = \frac{a_{i} \cdot G_{0} + Σ_{j = 1}^{n} W_{j} \cdot C_{ji} \cdot f_{i}}{G}, i = 1,2, . . ., n;

其中a_i为初始钢液中元素i的成份（质量百分比）；

306：计算合金料单中需要修正的合金的加入质量，生成新的合金料单：新的合金料单中合金j的加入质量为W'_j＝W_j+ΔW_j；

步骤4：以新的合金料单替代合金料单，重复步骤3。

2.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述初始合金料单中，调整元素i的合金j的初始加入质量为

3.如权利要求1或2所述的计算方法，其特征在于，所述目标钢种中每一种被调整的元素的成份偏差的上限值为0.0001%。