CN107217120B - 转炉合金添加控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及转炉工艺控制领域，尤其涉及一种转炉合金添加控制方法。一种转炉合金添加控制方法，包括以下步骤建立数据库；设定参考炉的标准数量；从数据库内查找与当前转炉的索引参数完全相同的参考炉，根据查找结果作选择由参考炉数据确定合金添加方案或由操作工按经验确定合金添加方案；在产品合格后，将本次转炉的数据添加到数据库内作为参考炉。本发明参考炉的数据都是已经成功的经验，以此补充在实绩时可能缺乏的现场数据，消除了LP算法计算时吹止成分缺失、游离氧数据缺失给算法带来的影响，当LP算法失败时，直接利用参考炉的数据加权得到最终的合金添加方案，同样能在一定程度上保证钢水质量，大大避免了合金计算模型无解的情况。
Description
技术领域
本发明涉及转炉工艺控制领域，尤其涉及一种转炉合金添加控制方法。
背景技术
转炉炼钢是将铁水和少量的废钢通过吹氧冶炼成合格钢水的过程，其中根据钢种制造标准的不同，需要在转炉装料时和或在出钢时在炉中和或在钢包中加入适量的合金。由于合金种类繁多，价格昂贵，在转炉冶炼钢水的过程中加入适量的合金配比一直是炼钢厂关心的问题，这一合金配比要求加入的合金种类和重量适量，使得本炉添加合金的总成本最小。
在现有的转炉生产过程中，合金添加计算大多使用LP(Linear programming)线性规划算法，由于现场条件的缺失，例如吹止成分缺失、游离氧数据缺失，导致LP算法计算有解率非常低。
造成这种现状的主要原因是：
(1)吹止成分数据的缺失
LP算法需要使用钢种目标成分与钢水吹止成分的差值来计算元素的需求量，在转炉实际生产中，操作人员往往在吹止成分数据尚未获得的情况下就要使用LP算法进行合金添加计算，造成这一现实的原因是由于从吹止到出钢开始的时间间隔较短，如果等待吹止后才进行合金添加计算，再通知L1及设备进行供料，此时由于供料设备本身的限制，在时间上往往来不及供料。此时，在钢水吹止成分数据缺失的情况下，LP算法计算合金添加配比失去了可靠的数据基础。
(2)吹止游离氧数据不准
转炉炼钢靠吹氧来脱碳、升温，在出钢时，钢水中不可避免的含有一定的游离氧，在加合金前如果不将钢水中的游离氧先脱掉，加入钢水中的部分合金将被钢水中存在的游离氧氧化，合金收得率降低，造成合金料的浪费。所以，在添加合金前，往往需要通过加入适量的脱氧剂将钢水中的游离氧先脱掉，然后再加入需要加的合金。
在实际生产中，在进行合金添加计算时，尚未进行钢水游离氧测量，游离氧数据缺失，通常也是通过人工经验进行设定。
(3)在LP算法无解时没有相应的处理
在现有的转炉合金计算模型使用过程中，LP算法无解的比例非常高，此时合金计算模型没有任何处理，直接的体现就是合金计算模型无解。但实际上操作人员肯定是可以通过人工计算添加合金的，此时有另外一种合金控制方法来确定合金添加方案就显得十分重要。
现有技术，中国专利CN200910272870.3公开了一种方法，该专利使用条件是首先测定每炉钢水的实际含氧量，然后准确计算脱氧及合金化所需要的合金量，再将粒度适中的合金通过喷吹管及惰性气体输送到钢包的钢水中。使用范围是钢包，合金是通过喷吹管吹入钢水，合金最小粒度有要求，合金加入量计算采用重量和含量公式直接计算，未使用LP算法，同时具有测量误差，并且无法保证投入方案为最优解。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种转炉合金添加控制方法，该方法通过建立数据库引入参考炉，参考炉的数据都是已经成功的经验，以此补充在实绩时可能缺乏的现场数据，消除了LP算法计算时吹止成分缺失、游离氧数据缺失给算法带来的影响，提高了LP算法计算的成功率；同时，当LP算法失败时，直接利用参考炉的数据加权得到最终的合金添加方案，同样能在一定程度上保证钢水质量，大大避免了合金计算模型无解的情况。
本发明是这样实现的：一种转炉合金添加控制方法，包括以下步骤：
S1，以历次转炉的数据作为参考炉建立数据库并选定常规合金添加算法，所述数据库内包括参考炉的炼钢参数，所述炼钢参数由索引参数、工艺参数构成和合金添加方案构成；所述工艺参数包括钢种、吹止成分数据、游离氧数据、钢水重量、元素收得率和待添加合金种类；
所述钢种、钢水重量、元素收得率和待添加合金种类由上位控制计算机下发得到；
S2，设定参考炉的标准数量；
S3，从数据库内查找与当前转炉的索引参数完全相同的参考炉，根据查找结果作如下选择；
1)当查找到索引参数完全相同的参考炉的数量≥标准数量时，选出标准数量个参考炉后进入步骤S4；
2)当查找到索引参数完全相同的参考炉的数量＜阈值数量时，直接进入步骤S4；
S4，获取吹止成分数据和游离氧数据，分如下两种情况：
1)在实测成功时，以实测数据作为吹止成分数据和游离氧数据，进入步骤S5；
2)在实测失败时，如有参考炉数据，则以参考炉数据计算得到吹止成分数据和游离氧数据，进入步骤S5；如无参考炉数据，则进入步骤S6；
S5，根据吹止成分数据和游离氧数据结合常规合金添加算法求解：
当常规合金添加算法有解时，得到本次转炉合金添加方案，结束本次转炉合金添加控制；
当常规合金添加算法无解时，进入步骤S6；
S6，获取合金添加方案，分如下两种情况：
1)如有参考炉数据，则以参考炉数据计算得到本次转炉合金添加方案，结束本次转炉合金添加控制；
2)如无参考炉数据，由操作工按经验确定合金添加方案，结束本次转炉合金添加控制；
在结束本次转炉合金添加控制后，当冶炼并浇铸完毕生产调度人员根据制造标准和生产实绩判定此炉的生产合格时，则将本次转炉的数据添加到数据库内作为参考炉。
所述步骤S4中，在实测失败时，如有参考炉数据，将参考炉的吹止成分数据加权平均得到的吹止成分估算值作为本次转炉的吹止成分数据。
所述步骤S4中，在实测失败时，如有参考炉数据，将参考炉的游离氧数据算术平均得到的游离氧估算值作为本次转炉的游离氧数据。
所述步骤S6中如有参考炉数据，则以参考炉数据通过公式1计算得到本次转炉合金添加方案：
式中，Xi为本次转炉合金添加方案中第i种合金的添加量；
N为待添加合金种类的数量，i＝1，2，……M；
M为参考炉的标准数量，j＝1，2，……M；
Mi为在M个参考炉中含有第i种合金的参考炉数量；
W为本次转炉的钢水重量；
Wj为第j个参考炉的钢水重量；
为第j个参考炉的合金添加方案中第i种合金的添加量；
1)参考炉中无合金添加方案时，由操作工按经验确定合金添加方案。
所述的索引参数包括钢种、炉座号和操作工班号。
所述步骤S3中，选出标准数量个参考炉的具体方法为，
1)将所有被选出的参考炉的权重系数归0；
2)选定若干工艺参数作为权重参数，被选出的参考炉的数据中每具有一项权重参数的具体数值，则该参考炉的权重系数+1；
3)按权重系数将所有被选出的参考炉从大到小排序，如权重系数相同则按数据更新时间从新往旧排序；
选出排序在前的标准数量个参考炉。
本发明转炉合金添加控制方法通过建立数据库引入参考炉，参考炉的数据都是已经成功的经验，以此补充在实绩时可能缺乏的现场数据，消除了LP算法计算时吹止成分缺失、游离氧数据缺失给算法带来的影响，提高了LP算法计算的成功率；同时，当LP算法失败时，直接利用参考炉的数据加权得到最终的合金添加方案，同样能在一定程度上保证钢水质量，大大避免了合金计算模型无解的情况，对后期模型实用化推进具有十分重要的现实意义。
附图说明
图1为本发明转炉合金添加控制方法的流程框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图1所示，一种转炉合金添加控制方法，包括以下步骤：
S1，以历次转炉的数据作为参考炉建立数据库并选定常规合金添加算法，所述数据库内包括参考炉的炼钢参数，所述炼钢参数由索引参数、工艺参数构成和合金添加方案构成；所述工艺参数包括钢种、吹止成分数据、游离氧数据、钢水重量、元素收得率和待添加合金种类；
所述钢种、钢水重量、元素收得率和待添加合金种类由上位控制计算机下发得到；
S2，设定参考炉的标准数量M；
S3，从数据库内查找与当前转炉的索引参数完全相同的参考炉，根据查找结果作如下选择；
1)当查找到索引参数完全相同的参考炉的数量≥标准数量时，选出标准数量个参考炉后进入步骤S4；
2)当查找到索引参数完全相同的参考炉的数量＜阈值数量时，直接进入步骤S4；
在本发明中，作为优选，所述的索引参数包括钢种、炉座号和操作工班号；即选取数据库中与当前转炉的钢种、炉座号和操作工班号完全一致的参考炉；
S4，获取吹止成分数据和游离氧数据，分如下两种情况：
1)在实测成功时，以实测数据作为吹止成分数据和游离氧数据，进入步骤S5；
2)在实测失败时，如有参考炉数据，则以参考炉数据计算得到吹止成分数据和游离氧数据，进入步骤S5；如无参考炉数据，则进入步骤S6，无参考炉数据分为S3中没有选出参考炉和选出的参考炉中缺少吹止成分数据和/或游离氧数据两种情况；
当被选出参考炉具有吹止成分数据和/或游离氧数据时，对被选出参考炉的吹止成分数据加权平均得到吹止成分估算值，对被选出参考炉的游离氧数据算术平均得到游离氧估算值；
吹止成分估算值为第j个参考炉中第l种元素的吹止成分，设参考炉中共有L种元素，l＝1，2，……L；
游离氧估算值Zj为第j个参考炉的游离氧数据；
当被选出参考炉缺少吹止成分数据和/或游离氧数据时，实测得到吹止成分数据和/或游离氧数据；
S5，根据吹止成分数据和游离氧数据结合常规合金添加算法求解：
当常规合金添加算法有解时，得到本次转炉合金添加方案，结束本次转炉合金添加控制；但是，由于常规合金添加算法固有的缺陷，造成在利用工艺参数进行合金添加方案计算时，可能出现无解的情况；因此，当常规合金添加算法无解时，进入步骤S6；
S6，获取合金添加方案，分如下两种情况：
1)如有参考炉数据，即被选出的参考炉数据中具有合金添加方案时，则以参考炉数据
通过公式1计算得到本次转炉合金添加方案，结束本次转炉合金添加控制；
式中，Xi为本次转炉合金添加方案中第i种合金的添加量；
N为待添加合金种类的数量，i＝1，2，……M；
M为参考炉的标准数量，j＝1，2，……M；
Mi为在M个参考炉中含有第i种合金的参考炉数量；
W为本次转炉的钢水重量；
Wj为第j个参考炉的钢水重量；
为第j个参考炉的合金添加方案中第i种合金的添加量；
2)如无参考炉数据，由操作工按经验确定合金添加方案，结束本次转炉合金添加控制；
在结束本次转炉合金添加控制后，当冶炼并浇铸完毕生产调度人员根据制造标准和生产实绩判定此炉的生产合格时，则将本次转炉的数据添加到数据库内作为参考炉。
在本发明中，所述步骤S3选出标准数量个参考炉时，数量不总是刚好等于标准数量，因此当被选出的数量大于了标准数量时，需要剔除多余的部分，因此采用如下方式进行选取：
1)将所有被选出的参考炉的权重系数归0；
2)选定若干工艺参数作为权重参数，被选出的参考炉的数据中每具有一项权重参数的具体数值，则该参考炉的权重系数+1；如在本实施例中，选取吹止成分数据、钢水重量、游离氧数据和合金添加方案作为选中参数，各炉初始权重为0，其有吹止成分数据时权重加1、有钢水重量数据时权重加1、有游离氧数据时权重加1，有合金添加实绩数据时权重加1；
3)找出参考炉次权重最小的炉次，如果此炉次比新确认的炉次权重小，则用新确认的炉次替换它，如果参考炉次中权重最小的炉次同时有多个，则替换生产时间最早的那个炉次，否则不进行替换。
4)按权重系数将所有被选出的参考炉从大到小排序，如权重系数相同则按数据更新时间从新往旧排序；
5)选出排序在前的标准数量个参考炉。
在某炼钢厂现场实验时，加工钢种IT234567、当前炉号167604、生产班号丙班，设定参考炉的标准数量M为5个，本次转炉的钢水重量为300吨，从历次转炉的数据库中选取出表3、表4、表5的数据；
表3为参考炉的钢水重量和游离氧数据表
表4为参考炉的炉吹止成分数据表
表5为参考炉合金添加方案表
通过步骤S4计算得到，各元素的吹止成分估算值如表6所示，
表6为当前转炉吹止成分估算值表
通过步骤S4计算得到，当前转炉游离氧估算值m为参考炉中，具有游离氧数据的参考炉数量，根据表3可知，此时m＝4，Z＝(743+559+754+529)/4＝646。
在本实施例中，将游离氧估算值和吹止成分估算值使用现有的常规合金添加算法求解时失败，未得到解，因此根据表5的数据，采用公式1进行计算，得到表7，表中S-AL为酸溶铝，DCSI为低碳硅铁，LCCR为低碳铬铁；
| 合金添加种类 | 合金添加重量(Kg) |
| S-AL | 378 |
| DCSI | 11695 |
| LCCR | 512 |
表7为当前转炉的合金添加方案表
冶炼并浇铸完毕后，生产调度人员根据制造标准和生产实绩判定此炉的生产合格，此时将当前转炉的数据添加到数据库内。
Claims (6)
1.一种转炉合金添加控制方法，其特征是，包括以下步骤：
S1，以历次转炉的数据作为参考炉建立数据库并选定常规合金添加算法，所述数据库内包括参考炉的炼钢参数，所述炼钢参数由索引参数、工艺参数和合金添加方案构成；所述工艺参数包括钢种、吹止成分数据、游离氧数据、钢水重量、元素收得率和待添加合金种类；
所述钢种、钢水重量、元素收得率和待添加合金种类由上位控制计算机下发得到；
S2，设定参考炉的标准数量；
S3，从数据库内查找与当前转炉的索引参数完全相同的参考炉，根据查找结果作如下选择；
1)当查找到索引参数完全相同的参考炉的数量≥标准数量时，选出标准数量个参考炉后进入步骤S4；
2)当查找到索引参数完全相同的参考炉的数量＜阈值数量时，直接进入步骤S4；
S4，获取吹止成分数据和游离氧数据，分如下两种情况：
1)在实测成功时，以实测数据作为吹止成分数据和游离氧数据，进入步骤S5；
2)在实测失败时，如有参考炉数据，则以参考炉数据计算得到吹止成分数据和游离氧数据，进入步骤S5；如无参考炉数据，则进入步骤S6；
S5，根据吹止成分数据和游离氧数据结合常规合金添加算法求解：
当常规合金添加算法有解时，得到本次转炉合金添加方案，结束本次转炉合金添加控制；
当常规合金添加算法无解时，进入步骤S6；
S6，获取合金添加方案，分如下两种情况：
1)如有参考炉数据，则以参考炉数据计算得到本次转炉合金添加方案，结束本次转炉合金添加控制；
2)如无参考炉数据，由操作工按经验确定合金添加方案，结束本次转炉合金添加控制；
在结束本次转炉合金添加控制后，当冶炼并浇铸完毕生产调度人员根据制造标准和生产实绩判定此炉的生产合格时，则将本次转炉的数据添加到数据库内作为参考炉。
2.如权利要求1所述的转炉合金添加控制方法，其特征是：所述步骤S4中，在实测失败时，如有参考炉数据，将参考炉的吹止成分数据加权平均得到的吹止成分估算值作为本次转炉的吹止成分数据。
3.如权利要求1所述的转炉合金添加控制方法，其特征是：所述步骤S4中，在实测失败时，如有参考炉数据，将参考炉的游离氧数据算术平均得到的游离氧估算值作为本次转炉的游离氧数据。
4.如权利要求1所述的转炉合金添加控制方法，其特征是：所述步骤S6中如有参考炉数据，则以参考炉数据通过公式(1)计算得到本次转炉合金添加方案：
式中，Xi为本次转炉合金添加方案中第i种合金的添加量；
N为待添加合金种类的数量，i＝1，2，……N；
M为参考炉的标准数量，j＝1，2，……M；
Mi为在M个参考炉中含有第i种合金的参考炉数量；
W为本次转炉的钢水重量；
Wj为第j个参考炉的钢水重量；
为第j个参考炉的合金添加方案中第i种合金的添加量。
5.如权利要求1～4中任意一权利要求所述的转炉合金添加控制方法，其特征是：所述的索引参数包括钢种、炉座号和操作工班号。
6.如权利要求1～4中任意一权利要求所述的转炉合金添加控制方法，其特征是：所述步骤S3中，选出标准数量个参考炉的具体方法为，
1)将所有被选出的参考炉的权重系数归0；
2)选定若干工艺参数作为权重参数，被选出的参考炉的数据中每具有一项权重参数的具体数值，则该参考炉的权重系数+1；
3)按权重系数将所有被选出的参考炉从大到小排序，如权重系数相同则按数据更新时间从新往旧排序；
选出排序在前的标准数量个参考炉。
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