转炉吹炼后期碳含量预报的改进指数模型

介绍了几种主要的转炉烟气分析碳含量预报模型,并分析了其中的指数衰减模型及其三种改进算法的基本原理和优缺点。在综合三种模型优点的基础上,提出了基于“极限碳含量拟合+曲线同步更新”算法的改进指数模型。首先,利用历史炉次吹炼后期的脱碳氧效率和碳含量数据,通过指数拟合得到“历史脱碳曲线”和极限碳含量参数;其次,使用当前炉次吹炼中期的最大脱碳氧效率值对“历史脱碳曲线”的特征参数进行替换,得到当前炉次吹炼后期的“参考脱碳曲线”,再对其进行归一化处理,得到归一化的“参考脱碳曲线”;然后,采用多点校正的方法,计算当前炉次吹炼至各等距离校正点时“参考脱碳曲线”的脱碳量,并根据计算脱碳量与转炉实际脱碳量的偏差,对熔池碳含量及脱碳曲线参数进行计算与校正,得到“计算脱碳曲线”;最后,通过逐次迭代计算对“参考脱碳曲线”和“计算脱碳曲线”进行同步更新,进而实现对转炉吹炼后期熔池碳含量的精准预报。研究表明,改进的指数模型具有较高的准确率,终点碳含量预报误差在±0.02%范围内的命中率达到90%。      

基于FOA-GRNN模型的转炉炼钢终点预报

目前广泛采用的RBF神经网络具有训练时间长与训练困难等缺陷.本研究结合实际生产数据,建立了FOA-GRNN神经网络预报模型,并对转炉终点温度与碳质量分数进行预报.结果表明:与RBF神经网络相比,FOA-GRNN神经网络可以有效提高命中率并满足实际生产要求.当碳质量分数绝对误差小于±0. 03%时,FOA-GRNN神经网络预报命中率可由91%提高至94%;当温度绝对误差小于±15℃时,预报命中率可由89%提高至97%.同时,FOA-GRNN神经网络训练时间在RBF神经网络基础上分别降低了42. 22%与37. 08%,预报结果与实测值的均方差也有一定的降低,故可为现场生产提供重要的参考.     

基于熔池混匀度的转炉烟气分析定碳模型

转炉冶炼终点碳曲线拟合模型避开了熔池初始碳含量难以精准确定的问题,假设吹炼后期脱碳速率与熔池碳含量具有一定的函数关系,通过这种函数关系预报钢水终点碳含量.终点碳的三次方模型和指数模型预报精度在±0.02%之间的命中率分别为85.9%和81.2%.运用熔渣分子理论,基于冶炼热轧板材(SPHC)的渣组元成分,计算得出渣中FeO的活度为0.241.出钢温度为1686℃时,C和Fe元素选择性氧化的临界碳质量分数为0.033%.本文在传统指数模型的基础上,充分考虑了枪位、顶吹流量、底吹流量等操作参数对熔池脱碳速率的影响,建立了基于熔池混匀度的指数模型.基于熔池混匀度的指数模型与其他烟气分析碳曲线拟合模型相比,命中率有所提高.以新钢生产热轧板材(目标碳质量分数为0.06%)时的烟气数据为研究对象建模,终点碳质量分数预报误差在±0.02%之间的有75炉次,占验证数据量的88.2%.     

基于L-M算法BP神经网络的转炉炼钢终点磷含量预报

转炉炼钢过程是一个非常复杂的物理化学变化过程,人工控制很难一次达到终点目标值,通常需要经过多次补吹才能出钢.通过研究影响转炉冶炼终点磷含量的主要因素,确定了影响转炉终点磷含量的参数,建立了基于Levenberg-Marquardt(LM)算法BP神经网络转炉终点磷含量的预报模型.结果表明:在预报误差目标精度为土0.00...     

转炉冶炼提高终点碳试验研究

介绍了依靠转炉现有生产装备,通过优化冶炼工艺,利用终点投弹及时掌握钢水终点情况,进行了提高转炉冶炼终点碳的试验。试验结果表明转炉冶炼终点平均碳含量比原工艺提高了0．032％,平均氧含量比原工艺降低了0．03836％,且成品磷含量全部符合钢种内控成分要求。这既降低了生产成本,减轻了脱氧负担,又提高了实物质量。     

基于转炉烟气分析的熔池碳含量及温度动态预报

基于烟气分析获得烟气流量及成分,应用碳平衡原理构建的碳积分数学模型可动态预测熔池中的碳含量;对炉气信息延迟性、炉气量、枪位系数和脱碳速率拐点a与b等参数的修正,能够提高熔池碳含量动态预报的精度。在熔池碳含量动态预报的基础上,基于热平衡理论和碳氧反应热力学构建了熔池温度动态预报模型,通过脱碳速率拐点a和b的修正以及分阶段模型的构建,能够提高熔池温度的预报精度。在此基础上采用Visual Basic 6.0和SQL Server 2000数据库构建了熔池碳含量和温度动态预报系统,利用该系统对一定时期的46炉冶炼数据进行了离线运行,结果表明:终点w(C)0.2%时,预报偏差小于0.02%命中率为84.8%,模型终点温度预报偏差小于20℃命中率为84.8%,C-T双命中率达到73.9%,基本满足冶炼对终点命中率的要求。     

基于函数型数字孪生模型的转炉炼钢终点碳控制技术

由于转炉冶炼过程中的热力学和动力学反应复杂,副枪控制模型和传统的烟气分析模型存在很大的局限性,导致了转炉冶炼终点碳含量的预测精度偏低,是实现智能炼钢的主要技术瓶颈.针对上述问题,提出了基于烟气分析的炼钢过程函数型数字孪生模型.首先,利用烟气分析得到连续监测的实时数据,以此来实时监控转炉熔池内钢水的碳氧反应状态;然后,根据熔池反应所处的不同阶段,利用函数型数据分析方法建立吹炼前期和吹炼后期的函数型预测模型;在此基础上,按照吹炼前期和吹炼后期这两个阶段来分别自动修正模型中的系数函数,从而能在复杂的实际工况条件下完成对熔池碳含量的准确预测.通过260 t氧气转炉的工业应用实例,证实函数型数字孪生模型具有良好的自学习和自适应能力,对异常冶炼状态具有良好的鲁棒性,可以实现全过程的熔池碳含量动态预测,终点碳质量分数在±0. 02%范围内的命中率为95%.利用函数型数字孪生模型在拉碳阶段对钢水中碳含量的预测值来控制终吹点.更为重要的是,在保证入炉原料成分、温度、质量等参数稳定的前提下,采用该模型可以有望取消基于副枪的停吹取样步骤,从而降低生产成本,提高产品质量和生产效率,具有广泛的工业应用前景.     

转炉炼钢过程的碳、温连续预报模型研究

采用光谱仪对转炉烟气进行在线分析,利用转炉烟气分析数据,并通过改进常规转炉静态模型,开发了转炉冶炼过程碳、温的连续预报模型.实现了对冶炼过程碳、温度的全程预报.实际运行显示,基于烟气的动态碳预报模型具有很高的准确率,为提高终点命中率和直接出钢率起到积极作用.     

基于函数型数字孪生模型的转炉炼钢终点碳控制技术

由于转炉冶炼过程中的热力学和动力学反应复杂,副枪控制模型和传统的烟气分析模型存在很大的局限性,导致了转炉冶炼终点碳含量的预测精度偏低,是实现智能炼钢的主要技术瓶颈. 针对上述问题,提出了基于烟气分析的炼钢过程函数型数字孪生模型. 首先,利用烟气分析得到连续监测的实时数据,以此来实时监控转炉熔池内钢水的碳氧反应状态; 然后,根据熔池反应所处的不同阶段,利用函数型数据分析方法建立吹炼前期和吹炼后期的函数型预测模型; 在此基础上,按照吹炼前期和吹炼后期这两个阶段来分别自动修正模型中的系数函数,从而能在复杂的实际工况条件下完成对熔池碳含量的准确预测. 通过260 t氧气转炉的工业应用实例,证实函数型数字孪生模型具有良好的自学习和自适应能力,对异常冶炼状态具有良好的鲁棒性,可以实现全过程的熔池碳含量动态预测,终点碳质量分数在± 0. 02% 范围内的命中率为95%. 利用函数型数字孪生模型在拉碳阶段对钢水中碳含量的预测值来控制终吹点. 更为重要的是,在保证入炉原料成分、温度、质量等参数稳定的前提下,采用该模型可以有望取消基于副枪的停吹取样步骤,从而降低生产成本,提高产品质量和生产效率,具有广泛的工业应用前景.      

电弧炉炼钢全过程钢水碳含量动态预报模型

根据电弧炉物料平衡理论与利用BP神经网络的方法,建立了理论模型结合神经网络的电弧炉炼钢全程钢水碳质量分数实时预测模型。通过模型得出冶炼过程中碳质量分数变化曲线,实现对全程钢水碳质量分数的实时监控。在接近冶炼终点时,由于脱碳反应中碳氧积的存在,因此模型对影响终点碳质量分数的因素进行分析,采用BP神经网络方法进行预测,满足了对电弧炉冶炼终点碳质量分数预报准确度的要求。     

二氧化碳在转炉炼钢中的应用研究

对炼钢温度下CO₂与熔池元素的反应机理进行了研究,并进行了相关热力学和动力学分析.利用30 t转炉进行顶底复吹CO₂气体的炼钢工艺试验.试验结果表明:采用顶底复吹CO₂试验炉次烟尘量减少了11.15%,烟尘TFe降低了12.98%,炉渣铁损降低了3.10%,试验终点钢液中[N]、[P]含量分别降低了50%和23.33%.转炉顶底复吹CO₂气体炼钢工艺是完全可行的,为转炉炼钢节能降耗提供了新方法.     

复吹转炉炼钢过程脱碳模型

通过分析复吹转炉脱碳过程的冶金机理,应用冶金热力学、动力学和传输理论,建立描述转炉脱碳过程的动力学模型,确定了模型的有关参数.模型的关键在于正确计算并比较钢液中[C]和[O]的传质速度,找到转炉冶炼脱碳过程的限制环节,并通过一系列热力学计算得到进入钢液的氧在各元素间的分配比例,从而得到转炉中脱碳反应的速度方程.将模型应用于本钢150 t转炉冶炼过程,模型在不同时刻的计算结果与现场实测值吻合较好.     

转炉冶炼脱磷过程数学模型

在对复吹转炉脱磷过程的机理分析的基础上,应用冶金热力学、动力学、传输原理和反应工程学理论,建立了转炉冶炼脱磷过程数学模型,确定了模型的有关参数.模型的     

转炉顶吹过程渣-金-气三相作用特性

基于VOF界面追踪技术,建立了氧气转炉顶吹过程渣-金-气多相传输行为的数学模型,研究了渣-金-气三相界面行为,给出了渣/金界面特征的演化过程和熔池内流场变化特征,对冲击坑形态进行了具体的描述,并对穿透深度和冲击坑直径进行了定量化的表征。结果表明:由于冲击坑表面波的传播,冲击坑以及渣/金/气界面具有明显的瞬态特征且熔池是振荡的;钢液熔池内涡旋中心位置随着吹炼时间以及渣的运动而变化;低枪位加强了钢液表面的波动,增加了钢液表面的粗糙度,增大了射流与熔池的接触面积,从而有利于射流向熔池的动量传递,促进熔池的搅拌。     

采用烟气分析法对转炉吹炼过程临界碳含量的研究

采用烟气分析方法连续获得转炉炉内脱碳反应信息,通过倒推计算法研究了转炉吹炼过程中钢水脱碳速度转折点的临界碳含量.结果表明:熔池搅拌能对反应后期脱碳速度转变的临界碳含量影响比较大,随着底吹供气强度增加,搅拌强度增强,临界碳含量[C]_d降低,当熔池搅拌能大于一定值时熔池搅拌能变化对临界碳含量[C]_d影响不大.对于顶吹转炉,供氧强度对临界碳含量[C]_d影响很大,随着供氧强度提高,临界碳含量[C]_d显著降低.     

影响转炉终点碳氧积的因素分析

为了提高转炉终点碳氧质量分数的控制水平,通过对某厂两座转炉现场生产数据的统计,分析了转炉终点碳氧质量分数的分布状态,研究了炉龄、碳质量分数、终点温度等因素对终点碳氧积的影响规律,对完善生产工艺提出了相应建议。     

转炉炼钢粉尘的内循环利用研究

基于转炉炼钢过程的造渣和温度控制机理,利用污泥、除尘灰及粘结剂等原料加工成粉尘球团,在冶炼前期代替铝系化渣剂进行化渣、中后期代替矿石进行调温.研究发现:转炉炼钢过程内循环利用粉尘球团,与采用铝系化渣剂和矿石相比,脱磷率提高了4.9％,可达到80.7％,炉渣的发泡性能和流动性能良好,炉渣碱度和铁损基本相同.既可有效回收铁等有价资源,也可减少环境污染,实现炼钢副产品资源的内循环利用.     

降低转炉炼钢污泥熔点的试验研究

以炼钢污泥作为主要原料,辅以其它配料,旨在造出高强度的污泥球(抗压强度不小于1 500N),作为高炉用原料.对降低转炉炼钢污泥的熔点作了系统的研究表明,当B配比在10%～12%、C配比在5%～10%、干污泥配比在78%～85%时,污泥达到软化时的温度在1 240℃左右;污泥的软化温度在降低到1 238～1 250℃时,其内部粘结相主要是铁酸钙和硅酸钙,并且铁酸钙与磁铁矿形成熔融交织结构;当物料配比碱度在4.5～5.0之间时,污泥的软化温度相对较低.     

转炉炼钢氧枪枪位控制

在转炉炼钢中,氧枪枪位直接关系到造渣、脱碳、升温及冶炼过程的平稳进行。采用ＴＳ确定性模糊推理,基于声强与渣高成反比的原理,对氧枪枪位进行连续调节,并采用自学习技术确定每一炉各个阶段氧枪的基本枪位,从而克服了固定枪位吹炼无法及时适应炉况及炼钢原材料化学成分变化的缺点,使氧枪枪位在整个炉役期都能处于最优的位置。     

超低碳BH钢炼钢过程对碳含量的控制及影响因素分析

基于炼钢过程批量取样的分析结果,系统研究了 RH控碳能力、控氮能力、合金残余元素、耐材中碳含量、中间包增碳、元素的检测分析能力对BH钢碳含量的影响规律.RH脱碳15 min可将碳质量分数稳定控制在0.001 0％～0.001 5％是BH钢碳含量稳定控制和精炼周期控制的重要基础.RH结束N元素质量分数控制在0.001 2...