[发明专利]一种转炉冶炼自动控制的方法

权利要求书

1.一种转炉冶炼自动控制的方法，其特征在于，包括转炉冶炼前的合金辅料计算模型、氧枪枪位和氧压控制模型、热平衡计算模型和火焰分析模型，所述控制方法具体包括以下步骤：

步骤一，合金辅料计算模型：模型根据炼钢物流数据包括铁水重量、成分、温度和废钢种类、重量、成分来计算合金和辅料所需加入的重量，整个冶炼过程中辅料根据冶炼阶段和生产情况共需加入6批料，废钢加入后开始准备第一批辅料，铁水加入后模型完成合金与第一批辅料的精确计算并控制上料阀完成辅料的计量；该模型在不同生产阶段根据枪位、氧压等信号自动控制下料阀开启，完成合金辅料的下料控制，石灰加入量模型计算公式为：

其中，G_Cao：所需加入石灰总重量，为降低成本，石灰加入量会小于计算值并用石灰石按照一定比例替代石灰；R_pH：铁水碱度，一般为2.6-2.8；ω_Si：铁水中硅含量；ω_CaO：石灰中CaO含量，92％左右；λ_CaO：Cao吸收率，90％左右；G_Fe：铁水总重量；

为降低成本，石灰石加入一定量后会使用石灰石来代替石灰，石灰石加入量计算公式为：

G_石灰石＝1.5(G_总量-G_{计划加入量})

其中，G_石灰石：所需加入石灰石总重量；G_总量：所需加入石灰总重量；G_{计划加入量}：计划加入石灰重量；

其中，G_生白云石：生白云石加入量；G_渣中Cao：渣中CaO的重量；G_Mgo：渣中氧化镁重量；ω_Cao：渣中氧化CaO含量；ω_Mgo：渣中MgO含量；∑G_其他：渣中其他途径加入MgO的总重量，如石灰、石灰石、炉衬中；

步骤二，氧枪枪位和氧压控制模型：将操作工的经验数字化并写入模型，由模型完成氧枪、氧压的控制，控制步骤为：人工按下“开始下枪”按钮后氧枪开始下降，氧枪距炉底5米时开始通氮气，2米开始通氧气，1米氧枪开始点火，点火失败人工控制提枪；通氧90秒后改为标准氧压吹氧，氧枪枪位由模型根据碳耗、累计通氧量、火焰分析数据等完成精确控制；

步骤三，热平衡计算模型：该模型的目的是计算累计通氧量，在保证C含量和出钢温度满足要求的前提下计算粒钢的加入量，热平衡需要考虑多种因素对冶炼过程中的温度影响，主要包括铁水、废钢、辅料、通氧量、炉衬侵蚀、炉渣、烟尘和喷溅，冶炼过程中涉及多种化学反应的吸热与放热，需要计算化学反应中产吸收和释放的热量，热平衡计算前需要先根据实际生产情况计算转炉出钢温度，出钢温度计算模型：

T_出＝T_凝+α+∑Δt

其中，T_出：转炉出钢温度；T_凝：钢水凝固温度；α：过热度，与生产钢种规格、钢坯形状有关；∑Δt：过程温降，包括出钢过程温降、转运过程温降；

废钢加入后会降低铁水的温度，废钢的温降计算模型为：

Q_废(C_固(T_熔-25)+λ+C_液(T_出-T_熔))G_废

其中，Q_废：废钢到达出钢温度时吸收的热量；C_固：废钢比热容；T_熔：废钢熔融温度；λ：废钢融化潜热；C_液：液态热熔；T_出：转炉出钢温度；T_熔：废钢加入总重量；

其中，G_粒钢：粒钢加入量；Q_废水：铁水自身热量；Q_化学反应：化学反应释放热量；∑Q₁：冶炼过程中其他途径产生的热量，如烟气燃烧等；Q_钢：出钢温度下钢水吸收的热量；Q_渣：炉渣中残余的热量；Q_损：加热过程中通过热传递损失的热量；∑Q₂：其他途径释放的热量；

冶炼过程中，钢水加热所需热量主要是氧气与各种元素的氧化反应所释放的，下面列举出部分化学反应方程式、反应类型及释放的热量：

步骤四，火焰分析模型：火焰分析模型是通过专业相机观察火焰情况，通过机器学习及后期训练，使得模型能够通过火焰大小、亮度和形状代替经验丰富的操作工来完成转炉内的冶炼状态和冶炼阶段的判断，提高判断精度；氧枪枪位和氧压控制模型、合金辅料计算模型根据火焰分析模型的判断结果及其他生产数据完成相应枪位、氧压和下料控制。