CN109609724B - 一种含合金冷钢的配加系统及方法 - Google Patents

一种含合金冷钢的配加系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含合金冷钢的配加系统及方法，属于电炉冶炼技术领域，解决了冶炼新钢种时，操作人员通过生产经验来大约配加一定质量的含合金的冷钢，造成的成本浪费和钢水过氧化问题，其技术方案要点是：包括目标钢种数据库、冷钢数据库、历史生产数据库、残余系数计算部和冷钢质量计算部，参照待冶炼钢种的合金元素种类及各合金元素含量，根据冷钢数据库中存储的冷钢所包含的合金信息及质量，通过电炉正常冶炼条件下的残余系数，得出不同情况下含合金冷钢的配加质量，既可以防止冷钢加入过多而产生事故，提高合金利用率，又降低电炉冶炼成本和防止钢水过氧化，增加了电炉冶炼效率，提高了电炉生产出的目标钢种质量。

Description

一种含合金冷钢的配加系统及方法
技术领域
本发明涉及电炉冶炼技术，特别是涉及一种含合金冷钢的配加系统和方法。
背景技术
电炉炼钢是以电能作为热源的炼钢方法，它是靠电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变成热能，并借助电弧辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属炉料和炉渣，冶炼出各种成分合格的钢和合金的一种炼钢方法。冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原期，在炉内能够制造氧化气氛，主要控制钢液中的碳和磷的含量，效率很高。
炼钢的过程主要是根据所炼钢种的要求把铁水中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减小或增加到规定范围的过程，在此过程中，会配加一定比例的冷钢，冷钢主要来源于连铸、轧钢等后道工序的切头、切尾及部分报废轧钢，均含有一定含量的合金元素，如Cr、Ni、Mo等合金元素。
在冶炼新的钢种时，如果不能正确控制冷钢的配入量，使得含某种合金元素的冷钢配入量过高时，为避免电炉钢水成分中的该合金元素过高而超出规格，会加大氧气的用量，并延长冶炼时间的方式进行氧化以减小该合金元素的含量，因此会增加冶炼成本，不但降低了生产效率，还造成了合金的浪费。因此，正确控制冷钢的配加的量是迫切需要解决的一个问题，目前，很多生产企业只是通过操作人员的生产经验来大约配加一定质量的含合金的冷钢，这种操作缺乏准确性和稳定性，不利于生产成本和配加的冷钢质量的控制，而且效率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以计算添加到电炉中的含合金冷钢质量的系统及方法，避免含合金冷钢加入过多而造成的成本浪费和钢水过氧化情况。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种含合金冷钢的配加系统，包括：
目标钢种数据库，用于存储目标钢种的数据信息，包括目标钢种中含有的Cr、Ni、Mo元素的含量；
冷钢数据库，用于存储各冷钢的数据信息，包括冷钢内包含的合金元素种类及相应合金元素的含量；
历史生产数据库，存储实际历史冶炼中的数据，并且根据不同的冶炼钢种、冶炼模式及冶炼条件形成数据组，每个数据组包括以下数据信息：
1)电炉冶炼前每单位质量冶炼材料中所含的铁水质量，每单位质量冶炼材料中加入的冷钢质量，每单位质量冶炼材料中加入的石灰质量；
2)电炉冶炼前每单位质量冶炼材料所含的铁水中C、Si、Mn、P的含量，电炉冶炼前每单位质量冶炼材料中所含铁水中的Cr、Ni、Mo元素含量；电炉冶炼时加入的冷钢中的Cr、Ni、Mo元素含量；冶炼后的钢材中每单位质量的钢中C、Si、Mn、P、Cr、Ni、Mo含量；
3)电炉冶炼时每单位质量冶炼材料所需的氧气量，每单位质量冶炼材料的电耗，出钢温度，每单位质量冶炼材料的冶炼时间；
残余系数计算部，根据历史生产数据库中所记录的Cr、Ni、Mo元素在冶炼前后的变化量和冶炼过程中电炉各项参数之间的关系，得出Cr、Ni、Mo的残余系数公式，并且计算Cr、Ni、Mo相应的残余系数α1、α2、α3；
冷钢质量计算部，根据残余系数计算部计算出的残余系数、目标钢种的总质量以及目标钢种数据库中存储的相应合金元素的含量，计算出需要加入的冷钢质量。
作为优选，所述的Cr、Ni、Mo元素的残余系数α1、α2、α3公式如下：
α1＝0.122+0.000169×t-0.000073×T+0.000000×K+0.000002×M冷钢-0.000000×M铁水-0.000001×M石灰-0.000002×V-0.013×BC+0.73×BSi+0.764×BMn+2.80×BP；
α2＝0.228+0.000100×t+0.000005×T-0.000003×K-0.000004×M冷钢-0.000002×M铁水+0.000024×M石灰-0.000019×V+0.772×BC-1.36×BSi-0.475×BMn+7.11×BP；
α3＝0.045+0.000026×t+0.000010×T-0.000001×K+0.000000×M冷钢-0.000001×M铁水+0.000006×M石灰-0.000004×V+0.091×BC+1.62×BSi-0.0248×BMn+1.44×BP；
上述公式中各参数分别为：
t表示为以分钟为单位的每单位质量冶炼材料的冶炼时间的数值；
T表示以摄氏度为单位的出钢温度的数值；
K表示以千瓦每小时为单位的每单位质量冶炼材料的电耗的数值；
M冷钢表示以千克为单位的每单位质量冶炼材料中加入的冷钢质量的数值；
M铁水表示以吨为单位的每单位质量冶炼材料中加入的铁水质量的数值；
M石灰表示以千克为单位的每单位质量冶炼材料中加入的石灰质量的数值；
V表示以立方米为单位的炼钢时每单位质量冶炼材料所需的氧气量的数值；
BC表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的C元素含量的数值；
BMn表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的Mn元素含量的数值；
BSi表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的Si元素含量的数值；
BP表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的P元素含量的数值。
作为优选，所述冷钢质量计算部计算冶炼时需要加入的冷钢质量的上限值，具体分为以下几种情况：
1)如果选取加入的冷钢中只含有单一合金元素，
则需要加入的冷钢质量的计算公式为：W＝∑[W1≤(M0×B1)/(α1×A1)，W2≤(M0×B2)/(α2×A2)，W3≤(M0×B3)/(α3×A3)]；
2)如果选取加入的冷钢中同时含有Cr、Ni、Mo三种合金元素，
则需要加入的冷钢质量的计算公式为：W≤Min[W1’＝(M0×B1)/(α1×A1’)，W2’＝(M0×B2)/(α2×A2’)，W3’＝(M0×B3)/(α3×A3’)]；
其中，W为待配加的冷钢质量，单位为Kg；
M0为需要冶炼的目标钢种冶炼的总质量，单位为Kg；
B1、B2、B3分别为目标钢种中Cr、Ni、Mo元素的百分比含量；
α1、α2、α3分别为Cr、Ni、Mo元素的残余系数；
W1为需要加入的含有Cr元素的冷钢质量，单位为Kg；A1为该冷钢中Cr元素的百分比含量；
W2为需要加入的含有Ni元素的冷钢质量，单位为Kg；A2为该冷钢中Ni元素的百分比含量；
W3为需要加入的含有Mo元素的冷钢质量，单位为Kg；A3为该冷钢中Mo元素的百分比含量；
W1’为以Cr元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A1’为该冷钢中Cr元素的百分比含量；
W2’为以Ni元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A2’为该冷钢中Ni元素的百分比含量；
W3’为以Mo元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A3’为该冷钢中Mo元素的百分比含量。
一种含合金冷钢的配加方法，包括以下步骤：
步骤1：获取以下信息：
1)、电炉冶炼前每单位质量冶炼材料的中所含的铁水质量，每单位质量冶炼材料中加入的冷钢质量，每单位质量冶炼材料中加入的石灰质量；
2)、电炉冶炼前每单位质量冶炼材料中所含的铁水中C、Si、Mn、P的含量，电炉冶炼前每单位质量冶炼材料中所含的铁水中的Cr、Ni、Mo元素含量；电炉冶炼时加入的冷钢中的Cr、Ni、Mo元素含量；冶炼后的钢材中每单位质量的钢中C、Si、Mn、P、Cr、Ni、Mo含量；
3)、电炉冶炼时每单位质量冶炼材料所需的氧气量，每单位质量冶炼材料的电耗，出钢温度，每单位质量冶炼材料的冶炼时间；
步骤2：根据步骤1中获取的数据进行数学推算进而得到不同的冶炼模式及冶炼条件下Cr、Ni、Mo的残余系数公式，计算对应冶炼条件下的Cr、Ni、Mo的残余系数α1、α2、α3；
步骤3：获取冶炼的目标钢种中所含合金元素的合金含量以及目标钢种的总质量计算出需要加入的冷钢质量。
作为优选，所述的Cr、Ni、Mo元素的残余系数α1、α2、α3公式如下：
α1＝0.122+0.000169×t-0.000073×T+0.000000×K+0.000002×M冷钢-0.000000×M铁水-0.000001×M石灰-0.000002×V-0.013×BC+0.73×BSi+0.764×BMn+2.80×BP；
α2＝0.228+0.000100×t+0.000005×T-0.000003×K-0.000004×M冷钢-0.000002×M铁水+0.000024×M石灰-0.000019×V+0.772×BC-1.36×BSi-0.475×BMn+7.11×BP；
α3＝0.045+0.000026×t+0.000010×T-0.000001×K+0.000000×M冷钢-0.000001×M铁水+0.000006×M石灰-0.000004×V+0.091×BC+1.62×BSi-0.0248×BMn+1.44×BP；
上述公式中各参数分别为：
t表示为以分钟为单位的每单位质量冶炼材料的冶炼时间的数值；
T表示以摄氏度为单位的出钢温度的数值；
K表示以千瓦每小时为单位的每单位质量冶炼材料的电耗的数值；
M冷钢表示以千克为单位的每单位质量冶炼材料中加入的冷钢质量的数值；
M铁水表示以吨为单位的每单位质量冶炼材料中加入的铁水质量的数值；
M石灰表示以千克为单位的每单位质量冶炼材料中加入的石灰质量的数值；
V表示以立方米为单位的炼钢时每单位质量冶炼材料所需的氧气量的数值；
BC表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的C元素含量的数值；
BMn表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的Mn元素含量的数值；
BSi表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的Si元素含量的数值；
BP表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的P元素含量的数值。
作为优选，上述步骤3计算需要加入的冷钢质量的上限值，具体分为以下几种情况：
1)如果选取加入的冷钢中只含有单一合金元素，
则需要加入的冷钢质量的计算公式为：W＝∑[W1≤(M0×B1)/(α1×A1)，W2≤(M0×B2)/(α2×A2)，W3≤(M0×B3)/(α3×A3)]；
2)如果选取加入的冷钢中同时含有Cr、Ni、Mo三种合金元素，
则需要加入的冷钢质量的计算公式为：W≤Min[W1’＝(M0×B1)/(α1×A1’)，W2’＝(M0×B2)/(α2×A2’)，W3’＝(M0×B3)/(α3×A3’)]；
其中，W为待配加的冷钢质量，单位为Kg；
M0为需要冶炼的目标钢种冶炼的总质量，单位为Kg；
B1、B2、B3分别为目标钢种中Cr、Ni、Mo元素的百分比含量；
α1、α2、α3分别为Cr、Ni、Mo元素的残余系数；
W1为需要加入的含有Cr元素的冷钢质量，单位为Kg；A1为该冷钢中Cr元素的百分比含量；
W2为需要加入的含有Ni元素的冷钢质量，单位为Kg；A2为该冷钢中Ni元素的百分比含量；
W3为需要加入的含有Mo元素的冷钢质量，单位为Kg；A3为该冷钢中Mo元素的百分比含量；
W1’为以Cr元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A1’为该冷钢中Cr元素的百分比含量；
W2’为以Ni元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A2’为该冷钢中Ni元素的百分比含量；
W3’为以Mo元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A3’为该冷钢中Mo元素的百分比含量。
为了保证残余系数的精准性，上述步骤1中获取的数据，需要根据不同的钢种进行区分，并且根据不同的钢种的不同冶炼模式和冶炼条件也进行区分选择数据，进而得出不同冶炼模式和冶炼条件下的Cr、Ni、Mo元素的残余系数。
作为优选，上述步骤3中，如果计算出的冷钢的配加质量小于电炉中冶炼材料总质量的20％；该配加的冷钢中的各合金元素应小于目标冶炼钢种中该合金元素值的50％。
与现有技术相比，本发明的优点在于能够计算得出不同生产条件、生产模式下的含合金冷钢的配加质量，既可以防止冷钢加入过多而产生事故，提高合金利用率，又降低电炉冶炼成本和防止钢水过氧化，还提高了生产效率和生产质量。
附图说明
图1为本发明实施例中的含合金冷钢的配加系统方框图。
图2为本发明实施例中的含合金冷钢的配加方法方框图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
一种含合金冷钢的配加系统，如图1所示，包括目标钢种数据库、冷钢数据库、历史生产数据库、残余系数计算部以及冷钢质量计算部。
目标钢种数据库，用于存储目标钢种的数据信息，包括目标钢种中含有的Cr、Ni、Mo元素的含量；该数据库可以是表格的形式记录，也可以采用电脑或云端大数据库进行记录，根据炼钢厂实际的设施选取即可。该目标钢种数据库需要工作人员定期进行更新和维护，以保证待冶炼钢种数据信息的准确性。
冷钢数据库，用于存储各冷钢的数据信息，包括冷钢内包含的合金元素种类、相应合金元素的含量以及存储的质量，其中冷钢中可以只具有Cr、Ni、Mo元素中的一种合金元素，也可以具有Cr、Ni、Mo元素中的两种或三种合金元素；其中冷钢的主要来源为铸坯和轧材的切头、切尾及其他报废钢材，通过检测仪器检测或者通过上述残余料所制作的成品中的合金数据进行记录。冷钢数据库需要工作人员定期进行更新和维护，以保证其存储的信息的准确性，避免出现一些冷钢用完但仍记录在数据库中的情形。
历史生产数据库，存储实际历史冶炼中的数据，并且根据不同的冶炼钢种、冶炼模式及冶炼条件形成数据组，每个数据组包括以下的电炉各项参数信息：
1)电炉冶炼前每单位质量冶炼材料中所含的铁水质量，每单位质量冶炼材料中加入的冷钢质量，每单位质量冶炼材料中加入的石灰质量；
2)电炉冶炼前每单位质量冶炼材料所含的铁水中C、Si、Mn、P的含量，电炉冶炼前每单位质量冶炼材料中所含铁水中的Cr、Ni、Mo元素含量；电炉冶炼时加入的冷钢中的Cr、Ni、Mo元素含量；冶炼后的钢材中每单位质量的钢中C、Si、Mn、P、Cr、Ni、Mo含量；
3)电炉冶炼时每单位质量冶炼材料所需的氧气量，每单位质量冶炼材料的电耗，出钢温度，每单位质量冶炼材料的冶炼时间；
上述每单位质量冶炼材料可以为1kg或者10000kg等，可以根据需要设置，根据每单位质量的选取不同，上述数值也都会有不同。
残余系数计算部，根据历史生产数据库中所记录的Cr、Ni、Mo元素在冶炼前后的变化量和冶炼过程中电炉各项参数之间的关系，通过数学方法，拟合出初步的Cr、Ni、Mo元素在冶炼前后的变化量与电炉各项参数之间的方程式，得出对应的Cr、Ni、Mo氧化残余量。将拟合计算出的Cr、Ni、Mo氧化残余量与冷钢中Cr、Ni、Mo的含量相除，得出对应Cr、Ni、Mo元素的损耗系数后，再带入实践中进行验证，排除非正常冶炼条件的情况后，修正得出对应的Cr、Ni、Mo合金元素在电炉正常冶炼条件下的损耗系数，即残余系数α1、α2、α3。
经过计算后，所述的Cr、Ni、Mo元素的残余系数α1、α2、α3公式如下：
α1＝0.122+0.000169×t-0.000073×T+0.000000×K+0.000002×M冷钢-0.000000×M铁水-0.000001×M石灰-0.000002×V-0.013×BC+0.73×BSi+0.764×BMn+2.80×BP；
α2＝0.228+0.000100×t+0.000005×T-0.000003×K-0.000004×M冷钢-0.000002×M铁水+0.000024×M石灰-0.000019×V+0.772×BC-1.36×BSi-0.475×BMn+7.11×BP；
α3＝0.045+0.000026×t+0.000010×T-0.000001×K+0.000000×M冷钢-0.000001×M铁水+0.000006×M石灰-0.000004×V+0.091×BC+1.62×BSi-0.0248×BMn+1.44×BP；
上述公式中各参数分别为：
t表示为以分钟为单位的每单位质量冶炼材料的冶炼时间的数值；
T表示以摄氏度为单位的出钢温度的数值；
K表示以千瓦每小时为单位的每单位质量冶炼材料的电耗的数值；
M冷钢表示以千克为单位的每单位质量冶炼材料中加入的冷钢质量的数值；
M铁水表示以吨为单位的每单位质量冶炼材料中加入的铁水质量的数值；
M石灰表示以千克为单位的每单位质量冶炼材料中加入的石灰质量的数值；
V表示以立方米为单位的炼钢时每单位质量冶炼材料所需的氧气量的数值；
BC表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的C元素含量的数值；
BMn表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的Mn元素含量的数值；
BSi表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的Si元素含量的数值；
BP表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的P元素含量的数值；
冷钢质量计算部，根据残余系数计算部计算出的残余系数、目标钢种的总质量以及目标钢种数据库中存储的相应合金元素的含量，计算出需要加入的冷钢质量的上限值W，具体分为以下几种情况：
1)如果选取加入的冷钢中只含有单一合金元素，
则需要加入的冷钢质量的计算公式为：W＝∑[W1≤(M0×B1)/(α1×A1)，W2≤(M0×B2)/(α2×A2)，W3≤(M0×B3)/(α3×A3)]；
其中，W为待配加的冷钢质量，单位为Kg；
M0为需要冶炼的目标钢种冶炼的总质量，单位为Kg；
B1、B2、B3分别为目标钢种中Cr、Ni、Mo元素的百分比含量；
α1、α2、α3分别为Cr、Ni、Mo元素的残余系数；
W1为需要加入的含有Cr元素的冷钢质量，单位为Kg；A1为该冷钢中Cr元素的百分比含量；
W2为需要加入的含有Ni元素的冷钢质量，单位为Kg；A2为该冷钢中Ni元素的百分比含量；
W3为需要加入的含有Mo元素的冷钢质量，单位为Kg；A3为该冷钢中Mo元素的百分比含量。
上述公式中W1＝(M0×B1)/(α1×A1)时，表示计算得到的需要添加的含有Cr元素冷钢的质量的最大值，同理，当W2、W3的计算公式均取等号时，计算得到的W2、W3分别为需要添加的含有Ni元素的冷钢的质量的最大值、含有Mo元素的冷钢的质量的最大值，而冶炼时需要加入的冷钢总质量W为计算得到的W1、W2、W3三者之和。
2)如果选取加入的冷钢中同时含有Cr、Ni、Mo三种合金元素，
则需要加入的冷钢质量的计算公式为：W≤Min[W1’＝(M0×B1)/(α1×A1’)，W2’＝(M0×B2)/(α2×A2’)，W3’＝(M0×B3)/(α3×A3’)]；
其中，W为待配加的冷钢质量，单位为Kg；
M0为需要冶炼的目标钢种冶炼的总质量，单位为Kg；
B1、B2、B3分别为目标钢种中Cr、Ni、Mo元素的百分比含量；
α1、α2、α3分别为Cr、Ni、Mo元素的残余系数；
W1’为以Cr元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A1’为该冷钢中Cr元素的百分比含量；
W2’为以Ni元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A2’为该冷钢中Ni元素的百分比含量；
W3’为以Mo元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A3’为该冷钢中Mo元素的百分比含量。
上述公式中W1’＝(M0×B1)/(α1×A1’)时，表示以Cr元素计算得到的需要添加的含有多种元素冷钢的质量，同理，计算得到的W2’、W3’分别为以Ni元素、Mo元素计算得到的需要添加的含有多种元素的冷钢的质量，而冶炼时需要加入的冷钢总质量W选择W1’、W2’、W3’数值中的最小值，以避免Cr、Ni、Mo三种元素添加过量。假如计算得到的W1’是W1’、W2’、W3’数值中的最小值，那么表示目标钢种中的Cr元素通过冷钢添加的部分最多需要W1’的冷钢，此时若加入W2’或W3’的冷钢，会造成Cr元素添加过量，因此，冶炼时需要加入的冷钢总质量W会选择W1’、W2’、W3’数值中的最小值W1’，而通过添加冷钢补充之后，目标钢种中仍缺少的Ni、Mo元素，可以通过其他方法进行添加，以保证添加至电炉中的元素适量。
在本实施例中，上述的每单位质量冶炼材料以1kg计算，并且上述的残余系数公式具有应用条件，如果计算出的冷钢的配加质量小于电炉中冶炼材料总质量的20％，该配加的冷钢中的各合金元素应小于目标冶炼钢种中该合金元素值的50％，若超出目标冶炼钢种中该合金元素的50％，不适用于本实施例中所述的残余系数计算公式。
上述公式中计算的冷钢质量，为加入的冷钢质量的最大限制，本领域技术人员只要添加不超过上述最大质量的冷钢即可，缺少的元素仍然可以通过其他方法进行添加。本发明的优点在于能够计算得出不同生产条件、生产模式下的含合金冷钢的配加质量，既可以防止冷钢加入过多而产生事故，提高合金利用率，又降低电炉冶炼成本和防止钢水过氧化。
一种含合金冷钢的配加方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤1：获取需要冶炼的目标钢种、该目标钢种的冶炼模式及冶炼条件。
步骤2：根据步骤1中获取的信息，获取与上述目标钢种、冶炼模式及冶炼条件相同的实际历史冶炼数据信息，具体包括以下信息：
1)电炉冶炼前每单位质量冶炼材料的中所含的铁水质量，每单位质量冶炼材料中加入的冷钢质量，每单位质量冶炼材料中加入的石灰质量；
2)电炉冶炼前每单位质量冶炼材料中所含的铁水中C、Si、Mn、P的含量，电炉冶炼前每单位质量冶炼材料中所含的铁水中的Cr、Ni、Mo元素含量；电炉冶炼时加入的冷钢中的Cr、Ni、Mo元素含量；冶炼后的钢材中每单位质量的钢中C、Si、Mn、P、Cr、Ni、Mo含量；
3)电炉冶炼时每单位质量冶炼材料所需的氧气量，每单位质量冶炼材料的电耗，出钢温度，每单位质量冶炼材料的冶炼时间；
上述每单位质量冶炼材料可以为1kg或者10000kg等，可以根据需要设置，根据每单位质量的选取不同，上述数值也都会有不同。
步骤3：根据步骤2中获取的数据进行数学推算，拟合出初步的Cr、Ni、Mo元素在冶炼前后的变化量与电炉各项参数之间的方程式，得出对应的Cr、Ni、Mo氧化残余量。将拟合计算出的Cr、Ni、Mo氧化残余量与冷钢中Cr、Ni、Mo的含量相除，得出对应Cr、Ni、Mo元素的损耗系数后，再带入实践中进行验证，排除非正常冶炼条件的情况后，修正得出对应的Cr、Ni、Mo合金元素在电炉正常冶炼条件下的损耗系数，即残余系数α1、α2、α3。
具体的Cr、Ni、Mo元素的残余系数α1、α2、α3公式如下：
α1＝0.122+0.000169×t-0.000073×T+0.000000×K+0.000002×M冷钢-0.000000×M铁水-0.000001×M石灰-0.000002×V-0.013×BC+0.73×BSi+0.764×BMn+2.80×BP；
α2＝0.228+0.000100×t+0.000005×T-0.000003×K-0.000004×M冷钢-0.000002×M铁水+0.000024×M石灰-0.000019×V+0.772×BC-1.36×BSi-0.475×BMn+7.11×BP；
α3＝0.045+0.000026×t+0.000010×T-0.000001×K+0.000000×M冷钢-0.000001×M铁水+0.000006×M石灰-0.000004×V+0.091×BC+1.62×BSi-0.0248×BMn+1.44×BP；
上述公式中各参数分别为：
t表示为以分钟为单位的每单位质量冶炼材料的冶炼时间的数值；
T表示以摄氏度为单位的出钢温度的数值；
K表示以千瓦每小时为单位的每单位质量冶炼材料的电耗的数值；
M冷钢表示以千克为单位的每单位质量冶炼材料中加入的冷钢质量的数值；
M铁水表示以吨为单位的每单位质量冶炼材料中加入的铁水质量的数值；
M石灰表示以千克为单位的每单位质量冶炼材料中加入的石灰质量的数值；
V表示以立方米为单位的炼钢时每单位质量冶炼材料所需的氧气量的数值；
BC表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的C元素含量的数值；
BMn表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的Mn元素含量的数值；
BSi表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的Si元素含量的数值；
BP表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的P元素含量的数值；
在本实施例中，上述的每单位质量冶炼材料以1kg计算。
步骤4：获取冶炼的目标钢种中含有的Cr、Ni、Mo元素的合金含量以及目标钢种冶炼的总质量计算出需要加入的冷钢质量的上限值，具体分为以下几种情况：
1)如果选取加入的冷钢中只含有单一合金元素，
则需要加入的冷钢质量的计算公式为：W＝∑[W1≤(M0×B1)/(α1×A1)，W2≤(M0×B2)/(α2×A2)，W3≤(M0×B3)/(α3×A3)]；
其中，W为待配加的冷钢质量，单位为Kg；
M0为需要冶炼的目标钢种冶炼的总质量，单位为Kg；
B1、B2、B3分别为目标钢种中Cr、Ni、Mo元素的百分比含量；
α1、α2、α3分别为Cr、Ni、Mo元素的残余系数；
W1为需要加入的含有Cr元素的冷钢质量，单位为Kg；A1为该冷钢中Cr元素的百分比含量；
W2为需要加入的含有Ni元素的冷钢质量，单位为Kg；A2为该冷钢中Ni元素的百分比含量；
W3为需要加入的含有Mo元素的冷钢质量，单位为Kg；A3为该冷钢中Mo元素的百分比含量。
上述公式中W1＝(M0×B1)/(α1×A1)时，表示计算得到的需要添加的含有Cr元素冷钢的质量的最大值，同理，当W2、W3的计算公式均取等号时，计算得到的W2、W3分别为需要添加的含有Ni元素的冷钢的质量的最大值、含有Mo元素的冷钢的质量的最大值，而冶炼时需要加入的冷钢总质量W为计算得到的W1、W2、W3三者之和。
2)如果选取加入的冷钢中同时含有Cr、Ni、Mo三种合金元素，
则需要加入的冷钢质量的计算公式为：W≤Min[W1’＝(M0×B1)/(α1×A1’)，W2’＝(M0×B2)/(α2×A2’)，W3’＝(M0×B3)/(α3×A3’)]；
其中，W为待配加的冷钢质量，单位为Kg；
M0为需要冶炼的目标钢种冶炼的总质量，单位为Kg；
B1、B2、B3分别为目标钢种中Cr、Ni、Mo元素的百分比含量；
α1、α2、α3分别为Cr、Ni、Mo元素的残余系数；
W1’为以Cr元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A1’为该冷钢中Cr元素的百分比含量；
W2’为以Ni元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A2’为该冷钢中Ni元素的百分比含量；
W3’为以Mo元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A3’为该冷钢中Mo元素的百分比含量。
上述公式中W1’＝(M0×B1)/(α1×A1’)时，表示以Cr元素的需求含量计算得到的需要添加的含有三种元素冷钢的质量，同理，计算得到的W2’、W3’分别为以Ni元素、Mo元素的需求含量计算得到的需要添加的含有三种元素的冷钢的质量，而冶炼时需要加入的冷钢总质量W选择W1’、W2’、W3’数值中的最小值，以避免Cr、Ni、Mo三种元素添加过量。假如计算得到的W1’是W1’、W2’、W3’数值中的最小值，那么表示目标钢种中的Cr元素通过冷钢添加的部分最多需要W1’的冷钢，此时若加入W2’或W3’的冷钢，会造成Cr元素添加过量，因此，冶炼时需要加入的冷钢总质量W会选择W1’、W2’、W3’数值中的最小值W1’，而通过添加冷钢补充之后，目标钢种中仍缺少的Ni、Mo元素，可以通过其他方法进行添加，以保证添加至电炉中的元素适量。
上述步骤3中所述的残余系数公式具有应用条件，如果计算出的冷钢的配加质量小于电炉中冶炼材料总质量的20％，该配加的冷钢中的各合金元素应小于目标冶炼钢种中该合金元素值的50％，若超出目标冶炼钢种中该合金元素的50％，不适用于本实施例中所述的残余系数计算公式。
上述公式中计算的冷钢质量，为加入的冷钢质量的最大限制，本领域技术人员只要添加不超过上述最大质量的冷钢即可，缺少的元素仍然可以通过其他方法进行添加。本发明的优点在于能够计算得出不同生产条件、生产模式下的含合金冷钢的配加质量，既可以防止冷钢加入过多而产生事故，提高合金利用率，又降低电炉冶炼成本和防止钢水过氧化，增加了电炉冶炼效率，提高了电炉生产出的目标钢种质量。
尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种含合金冷钢的配加系统，其特征在于：包括：
目标钢种数据库，用于存储目标钢种的数据信息，包括目标钢种中含有的Cr、Ni、Mo元素的含量；
冷钢数据库，用于存储各冷钢的数据信息，包括冷钢内包含的合金元素种类及相应合金元素的含量；
历史生产数据库，存储实际历史冶炼中的数据，并且根据不同的冶炼钢种、冶炼模式及冶炼条件形成数据组，每个数据组包括以下数据信息：
1）电炉冶炼前每单位质量冶炼材料中所含的铁水质量，每单位质量冶炼材料中加入的冷钢质量，每单位质量冶炼材料中加入的石灰质量；
2）电炉冶炼前每单位质量冶炼材料所含的铁水中C、Si、Mn、P的含量，电炉冶炼前每单位质量冶炼材料中所含铁水中的Cr、Ni、Mo元素含量；电炉冶炼时加入的冷钢中的Cr、Ni、Mo元素含量；冶炼后的钢材中每单位质量的钢中C、Si、Mn、P、Cr、Ni、Mo含量；
3）电炉冶炼时每单位质量冶炼材料所需的氧气量，每单位质量冶炼材料的电耗，出钢温度，每单位质量冶炼材料的冶炼时间；
残余系数计算部，根据历史生产数据库中所记录的Cr、Ni、Mo元素在冶炼前后的变化量和冶炼过程中电炉各项参数之间的关系，得出Cr、Ni、Mo的残余系数公式，并且计算Cr、Ni、Mo相应的残余系数α1、α2、α3，所述的Cr、Ni、Mo元素的残余系数α1、α2、α3公式如下：
α1=0.122+0.000169×t-0.000073×T+0.000000×K+0.000002×M冷钢-0.000000×M铁水-0.000001×M石灰-0.000002×V-0.013×BC+0.73×BSi +0.764×BMn+2.80×BP；
α2 =0.228+0.000100×t+0.000005×T-0.000003×K-0.000004×M冷钢-0.000002×M铁水+0.000024×M石灰-0.000019×V+0.772×BC-1.36×BSi-0.475×BMn+7.11×BP；
α3=0.045+0.000026×t+0.000010×T-0.000001×K+0.000000×M冷钢-0.000001×M铁水+0.000006×M石灰-0.000004×V+0.091×BC+1.62×BSi-0.0248×BMn+1.44×BP；
上述公式中各参数分别为：
t表示为以分钟为单位的每单位质量冶炼材料的冶炼时间的数值；
T表示以摄氏度为单位的出钢温度的数值；
K表示以千瓦每小时为单位的每单位质量冶炼材料的电耗的数值；
M冷钢表示以千克为单位的每单位质量冶炼材料中加入的冷钢质量的数值；
M铁水表示以吨为单位的每单位质量冶炼材料中加入的铁水质量的数值；
M石灰表示以千克为单位的每单位质量冶炼材料中加入的石灰质量的数值；
V表示以立方米为单位的炼钢时每单位质量冶炼材料所需的氧气量的数值；
BC表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的C元素含量的数值；
BMn表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的Mn元素含量的数值；
BSi表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的Si元素含量的数值；
BP表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的P元素含量的数值；
冷钢质量计算部，根据残余系数计算部计算出的残余系数、目标钢种的总质量以及目标钢种数据库中存储的相应合金元素的含量，计算出需要加入的冷钢质量。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述冷钢质量计算部计算冶炼时需要加入的冷钢质量的上限值，具体分为以下几种情况：
1）如果选取加入的冷钢中只含有单一合金元素，
则需要加入的冷钢质量的计算公式为：W=∑[W1≤(M0×B1)/(α1×A1)，W2≤(M0×B2)/(α2×A2)，W3≤(M0×B3)/(α3×A3)]；
2）如果选取加入的冷钢中同时含有Cr、Ni、Mo三种合金元素，
则需要加入的冷钢质量的计算公式为：W≤Min[W1’=(M0×B1)/(α1×A1’)，W2’=(M0×B2)/(α2×A2’)，W3’=(M0×B3)/(α3×A3’)]；
其中，W为待配加的冷钢质量，单位为Kg；
M0为需要冶炼的目标钢种冶炼的总质量，单位为Kg；
B1、B2、B3分别为目标钢种中Cr、Ni、Mo元素的百分比含量；
α1、α2、α3分别为Cr、Ni、Mo元素的残余系数；
W1为需要加入的含有Cr元素的冷钢质量，单位为Kg；A1为该冷钢中Cr元素的百分比含量；
W2为需要加入的含有Ni元素的冷钢质量，单位为Kg；A2为该冷钢中Ni元素的百分比含量；
W3为需要加入的含有Mo元素的冷钢质量，单位为Kg；A3为该冷钢中Mo元素的百分比含量；
W1’为以Cr元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A1’为该冷钢中Cr元素的百分比含量；
W2’为以Ni元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A2’为该冷钢中Ni元素的百分比含量；
W3’为以Mo元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A3’为该冷钢中Mo元素的百分比含量。
3.一种含合金冷钢的配加方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：获取以下信息：
1）电炉冶炼前每单位质量冶炼材料的中所含的铁水质量，每单位质量冶炼材料中加入的冷钢质量，每单位质量冶炼材料中加入的石灰质量；
2）电炉冶炼前每单位质量冶炼材料中所含的铁水中C、Si、Mn、P的含量，电炉冶炼前每单位质量冶炼材料中所含的铁水中的Cr、Ni、Mo元素含量；电炉冶炼时加入的冷钢中的Cr、Ni、Mo元素含量；冶炼后的钢材中每单位质量的钢中C、Si、Mn、P、Cr、Ni、Mo含量；
3）电炉冶炼时每单位质量冶炼材料所需的氧气量，每单位质量冶炼材料的电耗，出钢温度，每单位质量冶炼材料的冶炼时间；
步骤2：根据步骤1中获取的数据进行数学推算进而得到不同的冶炼模式及冶炼条件下Cr、Ni、Mo的残余系数公式，计算对应冶炼条件下的Cr、Ni、Mo的残余系数α1、α2、α3，所述的Cr、Ni、Mo元素的残余系数α1、α2、α3公式如下：
α1=0.122+0.000169×t-0.000073×T+0.000000×K+0.000002×M冷钢-0.000000×M铁水-0.000001×M石灰-0.000002×V-0.013×BC+0.73×BSi +0.764×BMn+2.80×BP；
α2 =0.228+0.000100×t+0.000005×T-0.000003×K-0.000004×M冷钢-0.000002×M铁水+0.000024×M石灰-0.000019×V+0.772×BC-1.36×BSi-0.475×BMn+7.11×BP；
α3=0.045+0.000026×t+0.000010×T-0.000001×K+0.000000×M冷钢-0.000001×M铁水+0.000006×M石灰-0.000004×V+0.091×BC+1.62×BSi-0.0248×BMn+1.44×BP；
上述公式中各参数分别为：
t表示为以分钟为单位的每单位质量冶炼材料的冶炼时间的数值；
T表示以摄氏度为单位的出钢温度的数值；
K表示以千瓦每小时为单位的每单位质量冶炼材料的电耗的数值；
M冷钢表示以千克为单位的每单位质量冶炼材料中加入的冷钢质量的数值；
M铁水表示以吨为单位的每单位质量冶炼材料中加入的铁水质量的数值；
M石灰表示以千克为单位的每单位质量冶炼材料中加入的石灰质量的数值；
V表示以立方米为单位的炼钢时每单位质量冶炼材料所需的氧气量的数值；
BC表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的C元素含量的数值；
BMn表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的Mn元素含量的数值；
BSi表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的Si元素含量的数值；
BP表示以百分比为单位的冶炼出的钢材中的P元素含量的数值；
步骤3：获取冶炼的目标钢种中所含合金元素的合金含量以及目标钢种的总质量计算出需要加入的冷钢质量。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：上述步骤3计算需要加入的冷钢质量上限值，具体分为以下几种情况：
1）如果选取加入的冷钢中只含有单一合金元素，
则需要加入的冷钢质量的计算公式为：W=∑[W1≤(M0×B1)/(α1×A1)，W2≤(M0×B2)/(α2×A2)，W3≤(M0×B3)/(α3×A3)]；
2）如果选取加入的冷钢中同时含有Cr、Ni、Mo三种合金元素，
则需要加入的冷钢质量的计算公式为：W≤Min[W1’=(M0×B1)/(α1×A1’)，W2’=(M0×B2)/(α2×A2’)，W3’=(M0×B3)/(α3×A3’)]；
其中，W为待配加的冷钢质量，单位为Kg；
M0为需要冶炼的目标钢种冶炼的总质量，单位为Kg；
B1、B2、B3分别为目标钢种中Cr、Ni、Mo元素的百分比含量；
α1、α2、α3分别为Cr、Ni、Mo元素的残余系数；
W1为需要加入的含有Cr元素的冷钢质量，单位为Kg；A1为该冷钢中Cr元素的百分比含量；
W2为需要加入的含有Ni元素的冷钢质量，单位为Kg；A2为该冷钢中Ni元素的百分比含量；
W3为需要加入的含有Mo元素的冷钢质量，单位为Kg；A3为该冷钢中Mo元素的百分比含量；
W1’为以Cr元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A1’为该冷钢中Cr元素的百分比含量；
W2’为以Ni元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A2’为该冷钢中Ni元素的百分比含量；
W3’为以Mo元素为标准计算的需要加入的含有三种合金元素的冷钢质量，单位为Kg；A3’为该冷钢中Mo元素的百分比含量。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：上述步骤1中获取的数据，需要根据不同的钢种进行区分，并且根据不同的钢种的不同冶炼模式和冶炼条件也进行区分选择数据，进而得出不同冶炼模式和冶炼条件下的Cr、Ni、Mo元素的残余系数。
6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于：上述步骤3中，如果计算出的冷钢的配加质量小于电炉中冶炼材料总质量的20%；该配加的冷钢中的各合金元素应小于目标冶炼钢种中该合金元素值的50%。
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