權(quán)利要求

1.轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測方法，其特征在于，考慮了轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2在不同吹煉時(shí)間段反應(yīng)特性與冶金任務(wù)的不同造成的CO 2噴吹工藝的變化，將各個(gè)時(shí)間段的CO 2噴吹工藝分類，使用對應(yīng)分類的包含平衡計(jì)算項(xiàng)與修正項(xiàng)的預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2過程鋼液成分與溫度的實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1：建立轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度預(yù)測模型數(shù)據(jù)庫； 步驟1.1：獲取轉(zhuǎn)爐冶煉中從鐵水入爐到鋼水出爐之間整個(gè)過程的歷史數(shù)據(jù)與應(yīng)用該模型剔除后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)； 步驟1.1.1：獲取各個(gè)鋼種轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼目標(biāo)碳元素含量、目標(biāo)硅元素含量、目標(biāo)錳元素含量、目標(biāo)磷元素含量和目標(biāo)硫元素含量； 步驟1.1.2：獲取各個(gè)鋼種冶煉過程中鐵水成分、鐵水溫度、鐵水重量、廢鋼成分、廢鋼溫度、廢鋼加入重量、出鋼成分、出鋼溫度和出鋼重量； 步驟1.1.3：獲取各種輔料成分、輔料溫度和各個(gè)鋼種冶煉過程中各種輔料加入重量與加入時(shí)刻； 步驟1.1.4：獲取各個(gè)時(shí)刻底吹氣體種類、底吹氣體比例、底吹氣體總流量、底吹氣體溫度與底吹氣體總量； 步驟1.1.5：獲取各個(gè)時(shí)刻頂吹氣體種類、頂吹氣體比例、頂吹氣體總流量、頂吹氣體溫度與頂吹氣體總量； 步驟1.1.6：獲取各個(gè)時(shí)刻爐內(nèi)液面高度與氧槍高度； 步驟1.1.7：獲取各個(gè)時(shí)刻爐氣流量、爐氣溫度和爐氣中各成分比例； 步驟1.1.8：獲取各爐次吹煉時(shí)間與冶煉時(shí)間； 步驟1.2：將獲取的各個(gè)爐次的數(shù)據(jù)按照目標(biāo)碳元素含量、目標(biāo)硅元素含量、目標(biāo)錳元素含量、目標(biāo)磷元素含量和目標(biāo)硫元素含量的組合進(jìn)行分類處理； 步驟1.2.1：轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼基準(zhǔn)目標(biāo)碳元素含量、硅元素含量、錳元素含量、磷元素含量和硫元素含量分別記為mC0、mSi0、mMn0、mP0和mS0； 步驟1.2.2：若(1+xa)mC0≤目標(biāo)碳元素含量＜(1+(x+1)a)mC0，該鋼種目標(biāo)碳元素含量記為mC(x+1)；若(1-(x+1)a)mC0≤目標(biāo)碳元素含量＜(1-xa)mC0，該鋼種目標(biāo)碳元素含量記為mC-(x+1)； 步驟1.2.3：若(1+xb)mSi0≤目標(biāo)硅元素含量＜(1+(x+1)b)mSi0，該鋼種目標(biāo)硅元素含量記為mSi(x+1)；若(1-(x+1)b)mSi0≤目標(biāo)硅元素含量＜(1-xb)mSi0，該鋼種目標(biāo)硅元素含量記為mSi-(x+1)； 步驟1.2.4：若(1+xc)mMn0≤目標(biāo)錳元素含量＜(1+(x+1)c)mMn0，該鋼種目標(biāo)錳元素含量記為mMn(x+1)；若(1-(x+1)c)mMn0≤目標(biāo)錳元素含量＜(1-xc)mMn0，該鋼種目標(biāo)錳元素含量記為mMn-(x+1)； 步驟1.2.5：若(1+xd)mP0≤目標(biāo)磷元素含量＜(1+(x+1)d)mP0，該鋼種目標(biāo)磷元素含量記為mP(x+1)；若(1-(x+1)d)mP0≤目標(biāo)磷元素含量＜(1-xd)mP0，該鋼種目標(biāo)磷元素含量記為mP-(x+1)； 步驟1.2.6：若(1+xe)mS0≤目標(biāo)硫元素含量＜(1+(x+1)e)mS0，該鋼種目標(biāo)硫元素含量記為mS(x+1)；若(1-(x+1)e)mS0≤目標(biāo)硫元素含量＜(1-xe)mS0，該鋼種目標(biāo)硫元素含量記為mS-(x+1)； x為非負(fù)整數(shù)；a、b、c、d和e為正數(shù)； 步驟1.2.7：將各個(gè)鋼種目標(biāo)碳元素含量、目標(biāo)硅元素含量、目標(biāo)錳元素含量、目標(biāo)磷元素含量和目標(biāo)硫元素含量按照步驟1.2.1～步驟1.2.6進(jìn)行記錄，鋼種目標(biāo)碳元素含量、目標(biāo)硅元素含量、目標(biāo)錳元素含量、目標(biāo)磷元素含量和目標(biāo)硫元素含量記符相同的歸為一類； 步驟2：建立轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)預(yù)測模型； 步驟2.1：建立轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分實(shí)時(shí)預(yù)測模型； 步驟2.1.1：將轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)期按時(shí)間分為n個(gè)時(shí)間段，記為N1～Nn，每個(gè)時(shí)間段可不相等；n為正整數(shù)； 步驟2.1.2：將每個(gè)時(shí)間段按底吹氣體種類、底吹氣體比例范圍、底吹氣體流量范圍、頂吹氣體種類、頂吹氣體比例范圍和頂吹氣體流量范圍進(jìn)行分類，類別分別記為Ci，并調(diào)用步驟1.2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配； i為正整數(shù)； 步驟2.1.3：依據(jù)物料平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)碳元素含量rtC＝轉(zhuǎn)爐收入碳元素含量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出碳元素含量項(xiàng)+修正碳元素含量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型； 步驟2.1.4：依據(jù)物料平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)硅元素含量rtSi＝轉(zhuǎn)爐收入硅元素含量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出硅元素含量項(xiàng)+修正硅元素含量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型； 步驟2.1.5：依據(jù)物料平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)錳元素含量rtMn＝轉(zhuǎn)爐收入錳元素含量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出錳元素含量項(xiàng)+修正錳元素含量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型； 步驟2.1.6：依據(jù)物料平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)磷元素含量rtP＝轉(zhuǎn)爐收入磷元素含量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出磷元素含量項(xiàng)+修正磷元素含量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型； 步驟2.1.7：依據(jù)物料平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)硫元素含量rtS＝轉(zhuǎn)爐收入硫元素含量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出硫元素含量項(xiàng)+修正硫元素含量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型； 修正碳元素含量項(xiàng)、修正硅元素含量項(xiàng)、修正錳元素含量項(xiàng)、修正磷元素含量項(xiàng)和修正硫元素含量項(xiàng)均為在步驟2.1.2分類后各類別Ci對鐵水、廢鋼、輔料、底吹氣體、頂吹氣體、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度與其他項(xiàng)進(jìn)行的物料平衡計(jì)算中的修正項(xiàng)，啟用模型后的初始修正項(xiàng)為內(nèi)嵌初始修正項(xiàng)在予以模型待賦值項(xiàng)賦值后，根據(jù)建立的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行自動擬合得到的； 步驟2.2：建立轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液溫度實(shí)時(shí)預(yù)測模型； 步驟2.2.1：依據(jù)能量平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)鋼液溫度rtT＝轉(zhuǎn)爐收入能量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出能量項(xiàng)+修正能量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型； 修正能量項(xiàng)為在步驟2.1.2分類后各類別Ci對鐵水、廢鋼、輔料、底吹氣體、頂吹氣體、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度與其他項(xiàng)進(jìn)行的能量平衡計(jì)算中的修正項(xiàng)，啟用模型后的初始修正項(xiàng)為內(nèi)嵌初始修正項(xiàng)在予以模型待賦值項(xiàng)賦值后，根據(jù)建立的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行自動擬合得到的； 步驟3：根據(jù)轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)預(yù)測模型進(jìn)行轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)預(yù)測，并與實(shí)際檢測數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行比較； 步驟3.1：獲取該鋼種轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼目標(biāo)碳元素含量、目標(biāo)硅元素含量、目標(biāo)錳元素含量、目標(biāo)磷元素含量和目標(biāo)硫元素含量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的自動匹配； 步驟3.2：采集當(dāng)前冶煉爐次各個(gè)時(shí)刻加入的鐵水成分、鐵水溫度、鐵水重量、廢鋼成分、廢鋼溫度、廢鋼加入重量、輔料成分、輔料溫度、輔料加入重量，以及底吹氣體種類、底吹氣體比例、底吹氣體總流量、底吹氣體溫度、頂吹氣體種類、頂吹氣體比例、頂吹氣體總流量、頂吹氣體溫度、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度、爐氣流量、爐氣溫度和爐氣中各成分比例數(shù)據(jù)信息，作為N1時(shí)間段的輸入項(xiàng)； 步驟3.3：在步驟3.1選擇的數(shù)據(jù)庫中根據(jù)步驟2.1.2的分類自動選擇該階段對應(yīng)的修正碳元素含量項(xiàng)、修正硅元素含量項(xiàng)、修正錳元素含量項(xiàng)、修正磷元素含量項(xiàng)、修正硫元素含量項(xiàng)和修正能量項(xiàng)，進(jìn)行轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度的實(shí)時(shí)預(yù)測； 步驟3.4：將N1時(shí)間段結(jié)束的預(yù)測實(shí)時(shí)碳元素含量、預(yù)測實(shí)時(shí)硅元素含量、預(yù)測實(shí)時(shí)錳元素含量、預(yù)測實(shí)時(shí)磷元素含量、預(yù)測實(shí)時(shí)硫元素含量和預(yù)測實(shí)時(shí)鋼液溫度，以及各個(gè)時(shí)刻加入的鐵水成分、鐵水溫度、鐵水重量、廢鋼成分、廢鋼溫度、廢鋼加入重量、輔料成分、輔料溫度、輔料加入重量，和底吹氣體種類、底吹氣體比例、底吹氣體總流量、底吹氣體溫度、頂吹氣體種類、頂吹氣體比例、頂吹氣體總流量、頂吹氣體溫度、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度、爐氣流量、爐氣溫度和爐氣中各成分比例數(shù)據(jù)信息，作為N2時(shí)間段的輸入項(xiàng)； 步驟3.5：在步驟3.1選擇的數(shù)據(jù)庫中根據(jù)步驟2.1.2的分類自動選擇該階段對應(yīng)的修正碳元素含量項(xiàng)、修正硅元素含量項(xiàng)、修正錳元素含量項(xiàng)、修正磷元素含量項(xiàng)、修正硫元素含量項(xiàng)和修正能量項(xiàng)，進(jìn)行N2時(shí)間段轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度的實(shí)時(shí)預(yù)測； 步驟3.6：將步驟3.4～3.5中的Ny變換成N(y+1)，然后重復(fù)進(jìn)行，直至(y+1)＝n； 其中1≤y≤n-1的整數(shù)； 步驟3.7：將預(yù)測模型實(shí)時(shí)預(yù)測得到的rtC、rtSi、rtMn、rtP、rtS和rtT與實(shí)際檢測數(shù)據(jù)得到的rC、rSi、rMn、rP、rS和rT進(jìn)行比較，并記錄； 步驟4：剔除異常爐次數(shù)據(jù)后實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)庫，并在一定條件下進(jìn)行修正項(xiàng)的修正； 步驟4.1：剔除[(1+M％)×平均吹煉時(shí)間≤吹煉時(shí)間]∪[(1+M％)×平均冶煉時(shí)間≤冶煉時(shí)間]的異常爐次，并將其他爐次數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫； 步驟4.2：每隔Z爐選取各個(gè)數(shù)據(jù)庫中最近L爐的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正項(xiàng)的修正，L滿足步驟2.1.2中各類別Ci匹配的數(shù)據(jù)組≥l； 步驟4.3：當(dāng)連續(xù)F爐預(yù)測值與實(shí)際檢測值差值的絕對值大于各鋼液成分與溫度最大允許誤差值，即|rtC-rC|≥MaxC或|rtSi-rSi|≥MaxSi或|rtMn-rMn|≥MaxMn或|rtP-rP|≥MaxP或|rtS-rS|≥MaxP或|rtT-rT|≥MaxT時(shí)，立即進(jìn)行修正項(xiàng)的修正，并更改L與l。 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測方法，其特征在于，步驟1.1.2所述鐵水成分包括鐵水碳元素含量、鐵水硅元素含量、鐵水錳元素含量、鐵水磷元素含量和鐵水硫元素含量； 廢鋼成分包括廢鋼碳元素含量、廢鋼硅元素含量、廢鋼錳元素含量、廢鋼磷元素含量和廢鋼硫元素含量； 出鋼成分包括出鋼碳元素含量、出鋼硅元素含量、出鋼錳元素含量、出鋼磷元素含量和出鋼硫元素含量。 4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測方法，其特征在于，步驟1.1.3所述輔料成分包括輔料碳元素含量、輔料硅元素含量、輔料錳元素含量、輔料磷元素含量和輔料硫元素含量； 輔料包括燒結(jié)礦、活性石灰、生石灰、輕燒白云石、燒結(jié)白云山、硅鐵、螢石、焦炭、錳鐵和補(bǔ)熱劑。 5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測方法，其特征在于，步驟1.1.4底吹氣體包括N 2、Ar和CO 2；步驟1.1.5所述頂吹氣體包括O 2和CO 2。 6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測方法，其特征在于，步驟1.1.7所述爐氣成分包括CO、CO 2、SO 2、O 2和N 2。 7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測方法，其特征在于，步驟3和3.7所述的實(shí)際檢測數(shù)據(jù)與步驟4.3所述的實(shí)際檢測值均指剔除異常爐次后吹煉后期下副槍、吹煉結(jié)束鋼液終點(diǎn)樣品檢測和冶煉過程中取樣檢測得到的鋼液成分與溫度數(shù)據(jù)。

說明書

轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測的方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼液成分與溫度預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測方法。

背景技術(shù)

轉(zhuǎn)爐煉鋼是鋼鐵生產(chǎn)中最重要的環(huán)節(jié)之一，轉(zhuǎn)爐煉鋼過程脫磷、脫碳及熔池升溫任務(wù)主要依賴于供氧完成。隨著冶煉節(jié)奏的加快、供氧強(qiáng)度亦不斷提高，易引起脫磷不穩(wěn)定、煙塵量過大、鋼液過氧化嚴(yán)重等問題。基于此，一些研究者開始在轉(zhuǎn)爐煉鋼中通過頂吹與底吹混入一定比例的CO 2作為稀釋與弱氧化劑，并順利完成了煉鋼任務(wù)。為了達(dá)到更好的冶煉效果，需要結(jié)合不同吹煉時(shí)間段CO 2的反應(yīng)特性與轉(zhuǎn)爐冶金任務(wù)，針對性地制定CO 2噴吹工藝。轉(zhuǎn)爐冶煉過程按時(shí)間順序主要完成化渣、脫硅、脫錳、脫磷、脫碳等任務(wù)，由于CO 2在轉(zhuǎn)爐冶煉中相比于氧氣主要表現(xiàn)為吸熱效應(yīng)，為了更好地調(diào)控熔池溫度，完成對應(yīng)時(shí)間段的冶金任務(wù)，一般將整個(gè)吹煉時(shí)間劃分為幾個(gè)時(shí)間段，在不同時(shí)間段內(nèi)調(diào)控噴吹CO 2的流量與比例。目前國內(nèi)已有部分鋼廠轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2，并使用分段式控制CO 2的流量與比例，取得了良好的冶金效果。

由于此前轉(zhuǎn)爐不噴吹CO 2，原有的鋼液成分與溫度預(yù)測模型均未考慮并無法預(yù)測噴吹CO 2帶來的輸入碳原子、氧原子造成的物料平衡與反應(yīng)的吸熱效應(yīng)造成的能量平衡的變化，在加入補(bǔ)熱劑時(shí)往往因?yàn)闊o從參考造成補(bǔ)熱劑浪費(fèi)；此外由于原有模型未考慮到噴吹CO 2帶入的氧原子，使用CO 2代替部分O 2后，模型認(rèn)為降低了O 2流量，預(yù)測的吹煉時(shí)間增加，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)過氧化嚴(yán)重，冶煉時(shí)間延長；并且轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2工藝在不同吹煉階段所使用的工藝參數(shù)不同，造成原有的預(yù)測模型預(yù)測命中率明顯下降，轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2時(shí)取得的冶金效果不穩(wěn)定。

若能對轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測，有根據(jù)地設(shè)定與調(diào)整CO 2在鋼液中的噴吹參數(shù)，在不同時(shí)期使用不同的CO 2比例、流量，針對性地完成轉(zhuǎn)爐冶煉任務(wù)，并增強(qiáng)攪拌、控制終點(diǎn)過氧化、減少煙塵產(chǎn)生量，準(zhǔn)確地預(yù)測鋼液實(shí)時(shí)成分與溫度，可以將CO 2在轉(zhuǎn)爐中的作用發(fā)揮的更加出色，有助于提高煉鋼廠的生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上問題，本發(fā)明提出一種轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測方法，考慮了轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2在不同吹煉時(shí)間段反應(yīng)特性與冶金任務(wù)的不同造成的CO 2噴吹工藝的變化，并將各個(gè)時(shí)間段的CO 2噴吹工藝分類，建立了對應(yīng)分類預(yù)測子模型。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測方法，其整體實(shí)現(xiàn)方式是：考慮了轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2在不同吹煉時(shí)間段反應(yīng)特性與冶金任務(wù)的不同造成的CO 2噴吹工藝的變化，將各個(gè)時(shí)間段的CO 2噴吹工藝分類，使用對應(yīng)分類的包含平衡計(jì)算項(xiàng)與修正項(xiàng)的預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2過程鋼液成分與溫度的實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測。

如上所述轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測方法，具體包括以下步驟：

步驟1：建立轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度預(yù)測模型數(shù)據(jù)庫；

步驟1.1：獲取轉(zhuǎn)爐冶煉中從鐵水入爐到鋼水出爐之間整個(gè)過程的歷史數(shù)據(jù)與應(yīng)用該模型剔除后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

步驟1.1.1：獲取各個(gè)鋼種轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼目標(biāo)碳元素含量、目標(biāo)硅元素含量、目標(biāo)錳元素含量、目標(biāo)磷元素含量和目標(biāo)硫元素含量；

步驟1.1.2：獲取各個(gè)鋼種冶煉過程中鐵水成分、鐵水溫度、鐵水重量、廢鋼成分、廢鋼溫度、廢鋼加入重量、出鋼成分、出鋼溫度和出鋼重量；

步驟1.1.3：獲取各種輔料成分、輔料溫度和各個(gè)鋼種冶煉過程中各種輔料加入重量與加入時(shí)刻；

步驟1.1.4：獲取各個(gè)時(shí)刻底吹氣體種類、底吹氣體比例、底吹氣體總流量、底吹氣體溫度與底吹氣體總量；

步驟1.1.5：獲取各個(gè)時(shí)刻頂吹氣體種類、頂吹氣體比例、頂吹氣體總流量、頂吹氣體溫度與頂吹氣體總量；

步驟1.1.6：獲取各個(gè)時(shí)刻爐內(nèi)液面高度與氧槍高度；

步驟1.1.7：獲取各個(gè)時(shí)刻爐氣流量、爐氣溫度和爐氣中各成分比例；

步驟1.1.8：獲取各爐次吹煉時(shí)間與冶煉時(shí)間。

步驟1.2：將獲取的各個(gè)爐次的數(shù)據(jù)按照目標(biāo)碳元素含量、目標(biāo)硅元素含量、目標(biāo)錳元素含量、目標(biāo)磷元素含量和目標(biāo)硫元素含量的組合進(jìn)行分類處理；

步驟1.2.1：轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼基準(zhǔn)目標(biāo)碳元素含量、硅元素含量、錳元素含量、磷元素含量和硫元素含量分別記為mC0、mSi0、mMn0、mP0和mS0；

步驟1.2.2：若(1+xa)mC0≤目標(biāo)碳元素含量＜(1+(x+1)a)mC0，該鋼種目標(biāo)碳元素含量記為mC(x+1)；若(1-(x+1)a)mC0≤目標(biāo)碳元素含量＜(1-xa)mC0，該鋼種目標(biāo)碳元素含量記為mC-(x+1)。

步驟1.2.3：若(1+xb)mSi0≤目標(biāo)硅元素含量＜(1+(x+1)b)mSi0，該鋼種目標(biāo)硅元素含量記為mSi(x+1)；若(1-(x+1)b)mSi0≤目標(biāo)硅元素含量＜(1-xb)mSi0，該鋼種目標(biāo)硅元素含量記為mSi-(x+1)。

步驟1.2.4：若(1+xc)mMn0≤目標(biāo)錳元素含量＜(1+(x+1)c)mMn0，該鋼種目標(biāo)錳元素含量記為mMn(x+1)；若(1-(x+1)c)mMn0≤目標(biāo)錳元素含量＜(1-xc)mMn0，該鋼種目標(biāo)錳元素含量記為mMn-(x+1)。

步驟1.2.5：若(1+xd)mP0≤目標(biāo)磷元素含量＜(1+(x+1)d)mP0，該鋼種目標(biāo)磷元素含量記為mP(x+1)；若(1-(x+1)d)mP0≤目標(biāo)磷元素含量＜(1-xd)mP0，該鋼種目標(biāo)磷元素含量記為mP-(x+1)。

步驟1.2.6：若(1+xe)mS0≤目標(biāo)硫元素含量＜(1+(x+1)e)mS0，該鋼種目標(biāo)硫元素含量記為mS(x+1)；若(1-(x+1)e)mS0≤目標(biāo)硫元素含量＜(1-xe)mS0，該鋼種目標(biāo)硫元素含量記為mS-(x+1)；

x為非負(fù)整數(shù)；a、b、c、d和e為正數(shù)。

步驟1.2.7：將各個(gè)鋼種目標(biāo)碳元素含量、目標(biāo)硅元素含量、目標(biāo)錳元素含量、目標(biāo)磷元素含量和目標(biāo)硫元素含量按照步驟1.2.1～步驟1.2.6進(jìn)行記錄，鋼種目標(biāo)碳元素含量、目標(biāo)硅元素含量、目標(biāo)錳元素含量、目標(biāo)磷元素含量和目標(biāo)硫元素含量等記符相同的歸為一類。

步驟2：建立轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)預(yù)測模型；

步驟2.1：建立轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分實(shí)時(shí)預(yù)測模型；

步驟2.1.1：將轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)期按時(shí)間分為n個(gè)時(shí)間段，記為N1～Nn，每個(gè)時(shí)間段可不相等；n為正整數(shù)。

步驟2.1.2：將每個(gè)時(shí)間段按底吹氣體種類、底吹氣體比例范圍、底吹氣體流量范圍、頂吹氣體種類、頂吹氣體比例范圍和頂吹氣體流量范圍進(jìn)行分類，類別分別記為Ci，并調(diào)用步驟1.2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配；

i為正整數(shù)。

步驟2.1.3：依據(jù)物料平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)碳元素含量rtC＝轉(zhuǎn)爐收入碳元素含量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出碳元素含量項(xiàng)+修正碳元素含量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型。

步驟2.1.4：依據(jù)物料平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)硅元素含量rtSi＝轉(zhuǎn)爐收入硅元素含量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出硅元素含量項(xiàng)+修正硅元素含量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型。

步驟2.1.5：依據(jù)物料平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)錳元素含量rtMn＝轉(zhuǎn)爐收入錳元素含量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出錳元素含量項(xiàng)+修正錳元素含量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型。

步驟2.1.6：依據(jù)物料平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)磷元素含量rtP＝轉(zhuǎn)爐收入磷元素含量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出磷元素含量項(xiàng)+修正磷元素含量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型。

步驟2.1.7：依據(jù)物料平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)硫元素含量rtS＝轉(zhuǎn)爐收入硫元素含量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出硫元素含量項(xiàng)+修正硫元素含量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型；

修正碳元素含量項(xiàng)、修正硅元素含量項(xiàng)、修正錳元素含量項(xiàng)、修正磷元素含量項(xiàng)和修正硫元素含量項(xiàng)均為在步驟2.1.2分類后各類別Ci對鐵水、廢鋼、輔料、底吹氣體、頂吹氣體、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度與其他項(xiàng)進(jìn)行的物料平衡計(jì)算中的修正項(xiàng)，啟用模型后的初始修正項(xiàng)為內(nèi)嵌初始修正項(xiàng)在予以模型待賦值項(xiàng)賦值后，根據(jù)建立的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行自動擬合得到的。

步驟2.2：建立轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液溫度實(shí)時(shí)預(yù)測模型；

步驟2.2.1：依據(jù)能量平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)鋼液溫度rtT＝轉(zhuǎn)爐收入能量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出能量項(xiàng)+修正能量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型；

修正能量項(xiàng)為在步驟2.1.2分類后各類別Ci對鐵水、廢鋼、輔料、底吹氣體、頂吹氣體、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度與其他項(xiàng)進(jìn)行的能量平衡計(jì)算中的修正項(xiàng)，啟用模型后的初始修正項(xiàng)為內(nèi)嵌初始修正項(xiàng)在予以模型待賦值項(xiàng)賦值后，根據(jù)建立的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行自動擬合得到的。

步驟3：根據(jù)轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)預(yù)測模型進(jìn)行轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)預(yù)測，并與實(shí)際檢測數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行比較；

步驟3.1：獲取該鋼種轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼目標(biāo)碳元素含量、目標(biāo)硅元素含量、目標(biāo)錳元素含量、目標(biāo)磷元素含量和目標(biāo)硫元素含量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的自動匹配；。

步驟3.2：采集當(dāng)前冶煉爐次各個(gè)時(shí)刻加入的鐵水成分、鐵水溫度、鐵水重量、廢鋼成分、廢鋼溫度、廢鋼加入重量、輔料成分、輔料溫度、輔料加入重量，以及底吹氣體種類、底吹氣體比例、底吹氣體總流量、底吹氣體溫度、頂吹氣體種類、頂吹氣體比例、頂吹氣體總流量、頂吹氣體溫度、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度、爐氣流量、爐氣溫度和爐氣中各成分比例等數(shù)據(jù)信息，作為N1時(shí)間段的輸入項(xiàng)。

步驟3.3：在步驟3.1選擇的數(shù)據(jù)庫中根據(jù)步驟2.1.2的分類自動選擇該階段對應(yīng)的修正碳元素含量項(xiàng)、修正硅元素含量項(xiàng)、修正錳元素含量項(xiàng)、修正磷元素含量項(xiàng)、修正硫元素含量項(xiàng)和修正能量項(xiàng)，進(jìn)行轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度的實(shí)時(shí)預(yù)測。

步驟3.4：將N1時(shí)間段結(jié)束的預(yù)測實(shí)時(shí)碳元素含量、預(yù)測實(shí)時(shí)硅元素含量、預(yù)測實(shí)時(shí)錳元素含量、預(yù)測實(shí)時(shí)磷元素含量、預(yù)測實(shí)時(shí)硫元素含量和預(yù)測實(shí)時(shí)鋼液溫度，以及各個(gè)時(shí)刻加入的鐵水成分、鐵水溫度、鐵水重量、廢鋼成分、廢鋼溫度、廢鋼加入重量、輔料成分、輔料溫度、輔料加入重量，和底吹氣體種類、底吹氣體比例、底吹氣體總流量、底吹氣體溫度、頂吹氣體種類、頂吹氣體比例、頂吹氣體總流量、頂吹氣體溫度、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度、爐氣流量、爐氣溫度和爐氣中各成分比例等數(shù)據(jù)信息，作為N2時(shí)間段的輸入項(xiàng)。

步驟3.5：在步驟3.1選擇的數(shù)據(jù)庫中根據(jù)步驟2.1.2的分類自動選擇該階段對應(yīng)的修正碳元素含量項(xiàng)、修正硅元素含量項(xiàng)、修正錳元素含量項(xiàng)、修正磷元素含量項(xiàng)、修正硫元素含量項(xiàng)和修正能量項(xiàng)，進(jìn)行N2時(shí)間段轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度的實(shí)時(shí)預(yù)測。

步驟3.6：將步驟3.4～3.5中的Ny變換成N(y+1)，然后重復(fù)進(jìn)行，直至(y+1)＝n；

其中1≤y≤n-1的整數(shù)；

步驟3.7：將預(yù)測模型實(shí)時(shí)預(yù)測得到的rtC、rtSi、rtMn、rtP、rtS和rtT與實(shí)際檢測數(shù)據(jù)得到的rC、rSi、rMn、rP、rS和rT進(jìn)行比較，并記錄。

步驟4：剔除異常爐次數(shù)據(jù)后實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)庫，并在一定條件下進(jìn)行修正項(xiàng)的修正；

步驟4.1：剔除[(1+M％)×平均吹煉時(shí)間≤吹煉時(shí)間]∪[(1+M％)×平均冶煉時(shí)間≤冶煉時(shí)間]的異常爐次，并將其他爐次數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫；

步驟4.2：每隔Z爐選取各個(gè)數(shù)據(jù)庫中最近L爐的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正項(xiàng)的修正，L滿足步驟2.1.2中各類別Ci匹配的數(shù)據(jù)組≥l；

步驟4.3：當(dāng)連續(xù)F爐預(yù)測值與實(shí)際檢測值差值的絕對值大于各鋼液成分與溫度最大允許誤差值，即|rtC-rC|≥MaxC或|rtSi-rSi|≥MaxSi或|rtMn-rMn|≥MaxMn或|rtP-rP|≥MaxP或|rtS-rS|≥MaxP或|rtT-rT|≥MaxT時(shí)，立即進(jìn)行修正項(xiàng)的修正，并更改L與l。

進(jìn)一步地，步驟1.1.2所述鐵水成分包括鐵水碳元素含量、鐵水硅元素含量、鐵水錳元素含量、鐵水磷元素含量和鐵水硫元素含量；

廢鋼成分包括廢鋼碳元素含量、廢鋼硅元素含量、廢鋼錳元素含量、廢鋼磷元素含量和廢鋼硫元素含量；

出鋼成分包括出鋼碳元素含量、出鋼硅元素含量、出鋼錳元素含量、出鋼磷元素含量和出鋼硫元素含量。

進(jìn)一步地，步驟1.1.3所述輔料成分包括輔料碳元素含量、輔料硅元素含量、輔料錳元素含量、輔料磷元素含量和輔料硫元素含量；

輔料包括燒結(jié)礦、活性石灰、生石灰、輕燒白云石、燒結(jié)白云山、硅鐵、螢石、焦炭、錳鐵和補(bǔ)熱劑。

進(jìn)一步地，步驟1.1.4底吹氣體包括N 2、Ar和CO 2；步驟1.1.5所述頂吹氣體包括O 2和CO 2。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測方法，其特征在于，步驟1.1.7所述爐氣成分包括CO、CO 2、SO 2、O 2和N 2。

進(jìn)一步地，步驟3和3.7所述的實(shí)際檢測數(shù)據(jù)與步驟4.3所述的實(shí)際檢測值均指剔除異常爐次后吹煉后期下副槍、吹煉結(jié)束鋼液終點(diǎn)樣品檢測和冶煉過程中取樣檢測得到的鋼液成分與溫度數(shù)據(jù)。

本發(fā)明方法建立的預(yù)測模型中包含平衡計(jì)算項(xiàng)與修正項(xiàng)，相比于只使用歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合的方法，減小了因擬合誤差過大，造成的終點(diǎn)命中率過低的可能性。平衡計(jì)算項(xiàng)中考慮了CO 2的反應(yīng)特性造成的物料與能量平衡的變化，并使用可自動修正的修正項(xiàng)綜合多種信息對計(jì)算進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2過程鋼液成分與溫度的實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測，解決了原有轉(zhuǎn)爐噴吹O 2模型的不適用造成的冶煉時(shí)間延長、終點(diǎn)成分預(yù)測不準(zhǔn)確、轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)過氧化和原材料的浪費(fèi)的問題。

本發(fā)明方法能夠用于轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度的實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測，縮短了冶煉時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本，為操作人員依實(shí)際情況進(jìn)行操作的調(diào)整提供了有利的參考信息，避免了轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2的黑箱與經(jīng)驗(yàn)操作，提高了終點(diǎn)命中率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測方法具體實(shí)施方式流程圖；

圖2為本發(fā)明根據(jù)轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測方法的具體實(shí)施方式的實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測流程圖；

圖3為采用本發(fā)明預(yù)測方法預(yù)測的碳元素含量預(yù)測命中率結(jié)果圖；

圖4為采用本發(fā)明預(yù)測方法預(yù)測的錳元素含量預(yù)測命中率結(jié)果圖；

圖5為采用本發(fā)明預(yù)測方法預(yù)測的磷元素含量預(yù)測命中率結(jié)果圖；

圖6為采用本發(fā)明預(yù)測方法預(yù)測的硫元素含量預(yù)測命中率結(jié)果圖；

圖7為采用本發(fā)明預(yù)測方法預(yù)測的溫度預(yù)測命中率結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式，下面結(jié)合某廠300t轉(zhuǎn)爐實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)一步地說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明的目的是對轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測，主要預(yù)測流程為：通過采集大量的歷史數(shù)據(jù)信息建立數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)各個(gè)鋼種終點(diǎn)要求碳元素含量、硅元素含量、錳元素含量、磷元素含量和硫元素含量與基準(zhǔn)含量的差值進(jìn)行分組，在啟用模型并予以模型待賦值項(xiàng)賦值后，模型將根據(jù)各時(shí)間段頂、底噴吹氣體種類、比例范圍和流量范圍進(jìn)行分類，然后內(nèi)嵌初始修正項(xiàng)根據(jù)建立的數(shù)據(jù)庫組與分類進(jìn)行計(jì)算與擬合得到初始修正項(xiàng)。在冶煉開始時(shí)，模型自動獲得所需數(shù)據(jù)，根據(jù)冶煉鋼種目標(biāo)元素含量要求與參數(shù)分類，調(diào)用對應(yīng)數(shù)據(jù)庫組中的修正項(xiàng)，進(jìn)行動態(tài)預(yù)測，在某一階段結(jié)束時(shí)，上一階段的結(jié)束鋼液成分、能量等信息作為模型下一階段的計(jì)算收入與輸入項(xiàng)，根據(jù)下一階段參數(shù)分類調(diào)用對應(yīng)的修正項(xiàng)，繼續(xù)進(jìn)行預(yù)測直至吹煉結(jié)束，并將預(yù)測得到的數(shù)據(jù)與檢測得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較與記錄，在剔除異常爐次數(shù)據(jù)后，其他有效爐次數(shù)據(jù)在冶煉結(jié)束后導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中。在滿足一定條件后，模型將自動對修正項(xiàng)進(jìn)行修正。

如圖1所示，本發(fā)明一種轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測方法，包括以下步驟：

步驟1：建立轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度預(yù)測模型數(shù)據(jù)庫；

步驟1.1：獲取轉(zhuǎn)爐冶煉中從鐵水入爐到鋼水出爐之間整個(gè)過程的歷史數(shù)據(jù)與應(yīng)用該模型剔除后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

步驟1.1.1：獲取各個(gè)鋼種轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼目標(biāo)碳元素含量、目標(biāo)硅元素含量、目標(biāo)錳元素含量、目標(biāo)磷元素含量和目標(biāo)硫元素含量；

步驟1.1.2：獲取各個(gè)鋼種冶煉過程中鐵水成分、鐵水溫度、鐵水重量、廢鋼成分、廢鋼溫度、廢鋼加入重量、出鋼成分、出鋼溫度和出鋼重量；

鐵水成分包括鐵水碳元素含量、鐵水硅元素含量、鐵水錳元素含量、鐵水磷元素含量和鐵水硫元素含量；

廢鋼成分包括廢鋼碳元素含量、廢鋼硅元素含量、廢鋼錳元素含量、廢鋼磷元素含量和廢鋼硫元素含量；

出鋼成分包括出鋼碳元素含量、出鋼硅元素含量、出鋼錳元素含量、出鋼磷元素含量和出鋼硫元素含量；

步驟1.1.3：獲取各種輔料成分、輔料溫度和各個(gè)鋼種冶煉過程中各種輔料加入重量與加入時(shí)刻；

輔料成分包括輔料碳元素含量、輔料硅元素含量、輔料錳元素含量、輔料磷元素含量和輔料硫元素含量；

輔料包括燒結(jié)礦、活性石灰、生石灰、輕燒白云石、燒結(jié)白云山、硅鐵、螢石、焦炭、錳鐵和補(bǔ)熱劑；

步驟1.1.4：獲取各個(gè)時(shí)刻底吹氣體種類、底吹氣體比例、底吹氣體總流量、底吹氣體溫度與底吹氣體總量；

底吹氣體包括N 2、Ar和CO 2；

步驟1.1.5：獲取各個(gè)時(shí)刻頂吹氣體種類、頂吹氣體比例、頂吹氣體總流量、頂吹氣體溫度與頂吹氣體總量；

頂吹氣體包括O 2和CO 2；

步驟1.1.6：獲取各個(gè)時(shí)刻爐內(nèi)液面高度與氧槍高度；

步驟1.1.7：獲取各個(gè)時(shí)刻爐氣流量、爐氣溫度和爐氣中各成分比例；

爐氣成分包括CO、CO 2、SO 2、O 2和N 2；

步驟1.1.8：獲取各爐次吹煉時(shí)間與冶煉時(shí)間；

步驟1.2：將獲取的各個(gè)爐次的數(shù)據(jù)按照目標(biāo)碳元素含量、目標(biāo)硅元素含量、目標(biāo)錳元素含量、目標(biāo)磷元素含量和目標(biāo)硫元素含量的組合進(jìn)行分類處理；

步驟1.2.1：轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼基準(zhǔn)目標(biāo)碳元素含量、硅元素含量、錳元素含量、磷元素含量和硫元素含量分別記為mC0、mSi0、mMn0、mP0和mS0，在本實(shí)施例中mC0、mSi0、mMn0、mP0和mS0分別賦值0.04％、0.005％、0.045％、0.006％和0.006％；

步驟1.2.2：若(1+xa)mC0≤目標(biāo)碳元素含量＜(1+(x+1)a)mC0，該鋼種目標(biāo)碳元素含量記為mC(x+1)；若(1-(x+1)a)mC0≤目標(biāo)碳元素含量＜(1-xa)mC0，該鋼種目標(biāo)碳元素含量記為mC-(x+1)，在本實(shí)施例中a賦值1；

步驟1.2.3：若(1+xb)mSi0≤目標(biāo)硅元素含量＜(1+(x+1)b)mSi0，該鋼種目標(biāo)硅元素含量記為mSi(x+1)；若(1-(x+1)b)mSi0≤目標(biāo)硅元素含量＜(1-xb)mSi0，該鋼種目標(biāo)硅元素含量記為mSi-(x+1)，在本實(shí)施例中b賦值1；

步驟1.2.4：若(1+xc)mMn0≤目標(biāo)錳元素含量＜(1+(x+1)c)mMn0，該鋼種目標(biāo)錳元素含量記為mMn(x+1)；若(1-(x+1)c)mMn0≤目標(biāo)錳元素含量＜(1-xc)mMn0，該鋼種目標(biāo)錳元素含量記為mMn-(x+1)，在本實(shí)施例中c賦值1；

步驟1.2.5：若(1+xd)mP0≤目標(biāo)磷元素含量＜(1+(x+1)d)mP0，該鋼種目標(biāo)磷元素含量記為mP(x+1)；若(1-(x+1)d)mP0≤目標(biāo)磷元素含量＜(1-xd)mP0，該鋼種目標(biāo)磷元素含量記為mP-(x+1)，在本實(shí)施例中d賦值0.5；

步驟1.2.6：若(1+xe)mS0≤目標(biāo)硫元素含量＜(1+(x+1)e)mS0，該鋼種目標(biāo)硫元素含量記為mS(x+1)；若(1-(x+1)e)mS0≤目標(biāo)硫元素含量＜(1-xe)mS0，該鋼種目標(biāo)硫元素含量記為mS-(x+1)，在本實(shí)施例中e賦值0.5；

x為非負(fù)整數(shù)；a、b、c、d和e為正數(shù)；

步驟1.2.7：將各個(gè)鋼種目標(biāo)碳元素含量、目標(biāo)硅元素含量、目標(biāo)錳元素含量、目標(biāo)磷元素含量和目標(biāo)硫元素含量按照步驟1.2.1～步驟1.2.6進(jìn)行記錄，鋼種目標(biāo)碳元素含量、目標(biāo)硅元素含量、目標(biāo)錳元素含量、目標(biāo)磷元素含量和目標(biāo)硫元素含量記符相同的歸為一類，如在本實(shí)施例中數(shù)據(jù)量較多的分組[mC1,mSi1,mMn1,mP1,mS1]和[mC1,mSi1,mMn1,mP2,mS1]，每個(gè)分組中含有大量數(shù)據(jù)的集合；

步驟2：建立轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)預(yù)測模型；

步驟2.1：建立轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分實(shí)時(shí)預(yù)測模型；

步驟2.1.1：將轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)期按時(shí)間分為n個(gè)時(shí)間段，記為N1～Nn，每個(gè)時(shí)間段可不相等，n為正整數(shù)；在本實(shí)施例中主要考慮到不同吹煉時(shí)間內(nèi)需噴吹不同CO 2比例與流量，取n為4，其中N1：吹煉0～3min，N2：吹煉3～6min，N3：吹煉9min～TSC，N4：吹煉TSC～吹煉結(jié)束；

步驟2.1.2：將每個(gè)時(shí)間段按底吹氣體種類、底吹氣體比例范圍、底吹氣體流量范圍、頂吹氣體種類、頂吹氣體比例范圍和頂吹氣體流量范圍進(jìn)行分類，類別分別記為Ci，并調(diào)用步驟1.2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，i為正整數(shù)；在本實(shí)施例中N1～N3時(shí)間段底吹氣體均為CO 2，且流量保持不變，在N4時(shí)間段底吹氣體為Ar，且流量增加較大；在N1～N3時(shí)間段頂吹氣體中總流量保持不變，CO 2比例由3.1％依次變化到7％和4.7％，在N4時(shí)間段頂吹氣體總流量增加較大，頂吹CO 2比例為7.5％；將各個(gè)時(shí)間段的頂?shù)讎姶禋怏w流量與比例進(jìn)行組合，在N1～N4時(shí)間段對應(yīng)的類別分別記為C1、C2、C3和C4；

步驟2.1.3：依據(jù)物料平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)碳元素含量rtC＝轉(zhuǎn)爐收入碳元素含量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出碳元素含量項(xiàng)+修正碳元素含量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型；在本實(shí)施例中修正碳元素含量項(xiàng)與吹煉時(shí)間t之間的函數(shù)關(guān)系式 f C(t j)為鐵水、廢鋼、輔料、底吹氣體、頂吹氣體、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度與其他項(xiàng)數(shù)據(jù)對物料平衡計(jì)算中的通過數(shù)據(jù)擬合得到的隨時(shí)間變化的修正項(xiàng)子函數(shù)；

步驟2.1.4：依據(jù)物料平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)硅元素含量rtSi＝轉(zhuǎn)爐收入硅元素含量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出硅元素含量項(xiàng)+修正硅元素含量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型；在本實(shí)施例中修正硅元素含量項(xiàng)與吹煉時(shí)間t之間的函數(shù)關(guān)系式 f Si(t j)為鐵水、廢鋼、輔料、底吹氣體、頂吹氣體、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度與其他項(xiàng)數(shù)據(jù)對物料平衡計(jì)算中的通過數(shù)據(jù)擬合得到的隨時(shí)間變化的修正項(xiàng)子函數(shù)；

步驟2.1.5：依據(jù)物料平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)錳元素含量rtMn＝轉(zhuǎn)爐收入錳元素含量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出錳元素含量項(xiàng)+修正錳元素含量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型；在本實(shí)施例中修正錳元素含量項(xiàng)與吹煉時(shí)間t之間的函數(shù)關(guān)系式 f Mn(t j)為鐵水、廢鋼、輔料、底吹氣體、頂吹氣體、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度與其他項(xiàng)數(shù)據(jù)對物料平衡計(jì)算中的通過數(shù)據(jù)擬合得到的隨時(shí)間變化的修正項(xiàng)子函數(shù)；

步驟2.1.6：依據(jù)物料平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)磷元素含量rtP＝轉(zhuǎn)爐收入磷元素含量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出磷元素含量項(xiàng)+修正磷元素含量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型；在本實(shí)施例中修正磷元素含量項(xiàng)與吹煉時(shí)間t之間的函數(shù)關(guān)系式 f P(t j)為鐵水、廢鋼、輔料、底吹氣體、頂吹氣體、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度與其他項(xiàng)數(shù)據(jù)對物料平衡計(jì)算中的通過數(shù)據(jù)擬合得到的隨時(shí)間變化的修正項(xiàng)子函數(shù)；

步驟2.1.7：依據(jù)物料平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)硫元素含量rtS＝轉(zhuǎn)爐收入硫元素含量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出硫元素含量項(xiàng)+修正硫元素含量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型；在本實(shí)施例中修正硫元素含量項(xiàng)與吹煉時(shí)間t之間的函數(shù)關(guān)系式 f S(t j)為鐵水、廢鋼、輔料、底吹氣體、頂吹氣體、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度與其他項(xiàng)數(shù)據(jù)對物料平衡計(jì)算中的通過數(shù)據(jù)擬合得到的隨時(shí)間變化的修正項(xiàng)子函數(shù)；

步驟2.2：建立轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液溫度實(shí)時(shí)預(yù)測模型；

步驟2.2.1：依據(jù)能量平衡，轉(zhuǎn)爐預(yù)測實(shí)時(shí)鋼液溫度rtT＝轉(zhuǎn)爐收入能量項(xiàng)-轉(zhuǎn)爐支出能量項(xiàng)+修正能量項(xiàng)，并與各類別Ci匹配，建立子模型；在本實(shí)施例中修正能量項(xiàng)與吹煉時(shí)間t之間的函數(shù)關(guān)系式 f T(t j)為鐵水、廢鋼、輔料、底吹氣體、頂吹氣體、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度與其他項(xiàng)數(shù)據(jù)對能量平衡計(jì)算中的通過數(shù)據(jù)擬合得到的隨時(shí)間變化的修正項(xiàng)子函數(shù)；

步驟3：根據(jù)轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)預(yù)測模型進(jìn)行轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)預(yù)測，并與實(shí)際檢測數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行比較，如圖2所示；

步驟3.1：獲取該鋼種轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼目標(biāo)碳元素含量、目標(biāo)硅元素含量、目標(biāo)錳元素含量、目標(biāo)磷元素含量和目標(biāo)硫元素含量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的自動匹配；

步驟3.2：采集當(dāng)前冶煉爐次各個(gè)時(shí)刻加入的鐵水成分、鐵水溫度、鐵水重量、廢鋼成分、廢鋼溫度、廢鋼加入重量、輔料成分、輔料溫度、輔料加入重量，以及底吹氣體種類、底吹氣體比例、底吹氣體總流量、底吹氣體溫度、頂吹氣體種類、頂吹氣體比例、頂吹氣體總流量、頂吹氣體溫度、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度、爐氣流量、爐氣溫度和爐氣中各成分比例數(shù)據(jù)信息，作為N1時(shí)間段的輸入項(xiàng)；

步驟3.3：在步驟3.1選擇的數(shù)據(jù)庫中根據(jù)步驟2.1.2的分類自動選擇該階段對應(yīng)的修正碳元素含量項(xiàng)、修正硅元素含量項(xiàng)、修正錳元素含量項(xiàng)、修正磷元素含量項(xiàng)、修正硫元素含量項(xiàng)和修正能量項(xiàng)，進(jìn)行轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度的實(shí)時(shí)預(yù)測；

步驟3.4：將N1時(shí)間段結(jié)束的預(yù)測實(shí)時(shí)碳元素含量、預(yù)測實(shí)時(shí)硅元素含量、預(yù)測實(shí)時(shí)錳元素含量、預(yù)測實(shí)時(shí)磷元素含量、預(yù)測實(shí)時(shí)硫元素含量和預(yù)測實(shí)時(shí)鋼液溫度，以及各個(gè)時(shí)刻加入的鐵水成分、鐵水溫度、鐵水重量、廢鋼成分、廢鋼溫度、廢鋼加入重量、輔料成分、輔料溫度、輔料加入重量，和底吹氣體種類、底吹氣體比例、底吹氣體總流量、底吹氣體溫度、頂吹氣體種類、頂吹氣體比例、頂吹氣體總流量、頂吹氣體溫度、爐內(nèi)液面高度、氧槍高度、爐氣流量、爐氣溫度和爐氣中各成分比例數(shù)據(jù)信息，作為N2時(shí)間段的輸入項(xiàng)；

步驟3.5：在步驟3.1選擇的數(shù)據(jù)庫中根據(jù)步驟2.1.2的分類自動選擇該階段對應(yīng)的修正碳元素含量項(xiàng)、修正硅元素含量項(xiàng)、修正錳元素含量項(xiàng)、修正磷元素含量項(xiàng)、修正硫元素含量項(xiàng)和修正能量項(xiàng)，進(jìn)行N2時(shí)間段轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度的實(shí)時(shí)預(yù)測；

步驟3.6：將步驟3.4～3.5中的Ny變換成N(y+1)，然后重復(fù)進(jìn)行，直至N4時(shí)間段結(jié)束；

步驟3.7：將預(yù)測模型實(shí)時(shí)預(yù)測得到的rtC、rtSi、rtMn、rtP、rtS和rtT與實(shí)際檢測數(shù)據(jù)得到的rC、rSi、rMn、rP、rS和rT進(jìn)行比較，并記錄；

步驟4：剔除異常爐次數(shù)據(jù)后實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)庫，并在一定條件下進(jìn)行修正項(xiàng)的修正；

步驟4.1：剔除[(1+M％)×平均吹煉時(shí)間≤吹煉時(shí)間]∪[(1+M％)×平均冶煉時(shí)間≤冶煉時(shí)間]的異常爐次，并將其他爐次數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫；本實(shí)施例中M賦值20；

步驟4.2：每隔Z爐選取各個(gè)數(shù)據(jù)庫中最近L爐的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正項(xiàng)的修正，L滿足步驟2.1.2中各類別Ci匹配的數(shù)據(jù)組≥l；本實(shí)施例中Z和l分別賦值10和100；

步驟4.3：當(dāng)連續(xù)F爐預(yù)測值與實(shí)際檢測值差值的絕對值大于各鋼液成分與溫度最大允許誤差值，即|rtC-rC|≥MaxC或|rtSi-rSi|≥MaxSi或|rtMn-rMn|≥MaxMn或|rtP-rP|≥MaxP或|rtS-rS|≥MaxP或|rtT-rT|≥MaxT時(shí)，立即進(jìn)行修正項(xiàng)的修正，并更改L與l；本實(shí)施例中F賦值5，MaxC、MaxSi、MaxMn、MaxP、MaxS和MaxT分別賦值0.01％、0.003％、0.01％、0.002％、0.002％和7℃。

所述的實(shí)際檢測數(shù)據(jù)與實(shí)際檢測值均指剔除異常爐次后吹煉后期下副槍、吹煉結(jié)束鋼液終點(diǎn)樣品檢測和冶煉過程中取樣檢測得到的鋼液成分與溫度數(shù)據(jù)。

基于某廠噴吹轉(zhuǎn)爐CO 2實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，多次重復(fù)本實(shí)施例的過程，最終，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼液預(yù)測單一指標(biāo)碳元素含量命中率(±0.01％)為94.32％、預(yù)測錳元素含量命中率(±0.01％)為91.35％、預(yù)測磷元素含量命中率(±0.002％)為92.93％、預(yù)測硫元素含量命中率(±0.002％)為90.57％、預(yù)測鋼液溫度在TSO的命中率(±7℃)為90.14％，見圖3、4、5、6和7，由于該廠不對硅元素含量檢測，因此無法獲得預(yù)測硅元素含量命中率；預(yù)測碳元素含量與預(yù)測鋼液溫度雙命中率為83.21％。證明了該方法能夠用于轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2鋼液成分與溫度的實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測，縮短了冶煉時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本，為操作人員依實(shí)際情況進(jìn)行操作的調(diào)整提供了有利的參考信息，避免了轉(zhuǎn)爐噴吹CO 2的黑箱與經(jīng)驗(yàn)操作，提高了終點(diǎn)命中率。

轉(zhuǎn)爐噴吹CO2鋼液成分與溫度實(shí)時(shí)動態(tài)預(yù)測的方法.pdf