一种VD炉钢水温度预测方法与流程

一种vd炉钢水温度预测方法
技术领域
1.本发明属于钢铁冶炼领域，尤其涉及一种vd炉钢水温度预测方法。


背景技术：

2.钢铁冶炼时要以铁水、废钢、铁合金等冶炼材料在钢包内发生化学反应来冶炼钢铁，在利用转炉冶炼钢铁时，一般靠铁水自身的热量和利用氧枪对铁水进行吹氧，氧气与铁水中的si、c、p、s等元素发生氧化反应的放热来进行温度的控制。温度控制主要包括过程温度控制和终点温度控制，温度控制的好坏会直接影响到冶炼过程中的能量、合金元素的收得率，炉衬使用寿命及成品钢的质量等技术指标，科学合理的控制冶炼过程中的温度是控制冶金反应进行的方向和限度的重要工艺手段。
3.为确保铸坯质量稳定受控，连铸控制“恒温、恒拉速”浇铸，温度管理是恒拉速浇铸的前提，与时序管理息息相关，因此必须建立温度流管理-时间流管理方法，而使用数据台账参考钢包温降时，存在钢包上线温度、精炼时长、钢包停用时间等诸多因素无法参照的情况，温降因素影响程度不明，现有技术中钢包转序温度未实现与生产节奏相关联、还未有适用于vd炉真空精炼钢水的温度预测方法，仅依赖于时间控制和温度多次反复测量，操作人员子对钢包温降影响因素不足够了解的情况下、钢铁冶炼使用时有一定误导性，人工估算过程错误而导致钢水温度控制不当、容易造成连铸浇铸异常，影响正常生产顺行、连铸机的可浇铸性。因此必须严格控制炼钢各个工序的温度，从而保证连铸机浇铸钢铁铸坯的顺行。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，为此本发明提出了一种vd炉钢水温度预测方法，通过vd吊包温度预测模型和vd进站温度预测模型、生成时间流转化为温度流的过程控制温度，解决了钢包转序温度未实现与生产节奏相关联，人工估算过程错误而导致钢水温度控制不当的问题，保证了连铸机钢水的可浇铸性、连铸机浇铸钢铁铸坯的顺行。
5.本发明的技术方案是：
6.一种vd炉钢水温度预测方法，所述方法包括：构建vd吊包温度预测模型、vd进站温度预测模型，以连铸机生产节奏为中心倒推vd炉各炉次在各工序的时序，依据时序、钢包温降计算每一炉次的vd吊包温度预测模型、vd进站温度预测模型，生成时间流转化为温度流的过程控制温度。
7.上述vd炉钢水温度预测方法，优选地，所述方法包括：依据含碳量确定钢种种类、钢种种类对应的液相线，基于液相线、钢包温降构建vd吊包温度预测模型；
8.所述钢包温降包括钢种种类对应的vd吊包至中间包温降、中间包过热度，vd吊包温度预测模型为：vd吊包温度＝液相线+vd吊包至中间包温降+中间包过热度。
9.上述vd炉钢水温度预测方法，优选地，获取炉次确定vd吊包至中间包温降、中间包过热度，炉次包括开机炉第一包、连浇炉第二包和连浇炉连用包；
10.中碳钢的开机炉第一包vd吊包至中间包温降为42
±
4℃、中间包过热度为35
±
2℃，中碳钢的第二包vd吊包至中间包温降为41
±
3℃，中碳钢的连用包vd吊包至中间包温降为27
±
3℃、中碳钢的连浇炉中间包过热度为25
±
2℃；
11.低碳钢的开机炉第一包vd吊包至中间包温降为45
±
2℃、中间包过热度为35
±
2℃，低碳钢的第二包vd吊包至中间包温降为36
±
2℃，低碳钢的连用包vd吊包至中间包温降为27
±
1℃、低碳钢的连浇炉中间包过热度为25
±
2℃。
12.上述vd炉钢水温度预测方法，优选地，依据工序大、小修包判定吊包至中间包温降包括补偿系数k1，补偿系数k1为4.7-5.2℃。
13.上述vd炉钢水温度预测方法，优选地，所述方法包括：依据含碳量确定钢种种类，基于vd吊包温度预测模型、钢种种类对应的钢包温降构建vd进站温度预测模型；
14.钢种种类对应的钢包温降包括软吹温降和真空温降，vd进站温度预测模型为：vd进站温度＝vd吊包温度+软吹温降+真空温降，软吹温降包括t
软吹温降
*t1，真空温降包括t
真空温降
*t2，t
软吹温降
为软吹温降随时间的变化率，t
真空温降
为真空温降随时间的变化率，t1为软吹时间，t2为真空时间。
15.上述vd炉钢水温度预测方法，优选地，获取炉次确定t
软吹温降
，具体包括：
16.中碳钢炉次为第1-n炉的t
软吹温降
为0.5
±
0.05℃/min，中碳钢炉次为大于第n炉的t
软吹温降
为0.5
±
0.05℃/min；低碳钢任意炉次的t
软吹温降
为0.5
±
0.05℃/min；t1和t2的单位为min，n为大于2的整数，以n个大包为一组循环经vd炉处理。
17.上述vd炉钢水温度预测方法，优选地，获取炉次确定t
真空温降
，具体包括：
18.中碳钢炉次为第1炉的t
真空温降
为2
±
0.03℃/min，中碳钢炉次为第2-n炉的t
真空温降
为1.6
±
0.05℃/min，中碳钢炉次为第(n+1)-2n炉的t
真空温降
为1.5
±
0.05℃/min，中碳钢炉次为大于第2n炉的t
真空温降
为1.4
±
0.05℃/min；
19.低碳钢炉次为第1炉的t
真空温降
为2.1
±
0.1℃/min，低碳钢炉次为第2-n炉的t
真空温降
为1.7
±
0.05℃/min，低碳钢炉次为大于第n炉的t
真空温降
为1.5
±
0.1℃/min；t1和t2的单位为min；n为大于2的整数，以n个大包为一组循环经vd炉处理。
20.上述vd炉钢水温度预测方法，优选地，依据工序大、小修包判定软吹温降包括大、小包修温降k2*t1、真空温降包括大、小包修温降k3*t2，k1为0.3-0.35℃/min，k2为0.18-0.22℃/min，t1为软吹时间，t2为真空时间，t1和t2的单位为min。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.(1)基于钢种种类对应的液相线、钢包温降构建vd吊包温度预测模型，vd吊包温度＝液相线+vd吊包至中间包温降+中间包过热度，且依据炉次确定vd吊包至中间包温降、中间包过热度，使中、低碳钢开机炉第一包、连浇炉第二包、连浇炉次连用包预测准确性效果好。
23.(2)基于vd吊包温度预测模型、钢种种类对应的钢包温降构建vd进站温度预测模型，vd进站温度＝vd吊包温度+软吹温降+真空温降，软吹温降包括t
软吹温降
*t1，真空温降包括t
真空温降
*t2，t1为软吹时间，t2为真空时间，且依据炉次确定t
软吹温降
、t
真空温降
，使中、低碳钢开机炉第一包、连浇炉第二包、连浇炉次连用包预测准确性效果好。
24.(3)依据工序大、小修包判定软吹温降包括vd吊包至中间包温降包括补偿系数k1，大、小包修温降k2*t1、真空温降包括大、小包修温降k3*t2；使vd吊包温度预测模型，vd进站
温度预测型能很好的抵御钢包存在大小修炉次异常。
25.综上，通过以连铸机生产节奏为中心倒推vd炉各炉次在各工序的时序，依据时序、钢包温降计算每一炉次的vd吊包温度预测模型、vd进站温度预测模型，生成时间流转化为温度流的过程控制温度，解决了钢包转序温度未实现与生产节奏相关联，人工估算过程错误而导致钢水温度控制不当的问题，为作业区冶炼过程中vd炉的温度控制提供了科学合理预测方法，保证了连铸机钢水的可浇铸性、连铸机浇铸钢铁铸坯的顺行。
附图说明
26.图1是本发明一实施方式的方法流程图；
27.图2是本发明一实施方式判断钢包温降的流程图；
28.图3是本发明一实施方式的效果图；
29.图4是本发明准确性分析的中碳钢连浇炉连用包对比图。
30.图5是本发明准确性分析的低碳钢连浇炉连用包对比图。
具体实施方式
31.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
32.图1-2所示为所述vd炉钢水温度预测方法的一种较佳实施方式包括：构建vd吊包温度预测模型、vd进站温度预测模型，以连铸机生产节奏为中心倒推vd炉各炉次在各工序的时序，依据时序、钢包温降计算每一炉次的vd吊包温度预测模型、vd进站温度预测模型，生成时间流转化为温度流的过程控制温度。
33.上述vd炉钢水温度预测方法，优选地，所述方法包括：依据含碳量确定钢种种类、钢种种类对应的液相线，基于液相线、钢包温降构建vd吊包温度预测模型；
34.所述钢包温降包括钢种种类对应的vd吊包至中间包温降、中间包过热度，vd吊包温度预测模型为：vd吊包温度＝液相线+vd吊包至中间包温降+中间包过热度。
35.上述vd炉钢水温度预测方法，优选地，获取炉次确定vd吊包至中间包温降、中间包过热度，炉次包括开机炉第一包、连浇炉第二包和连浇炉连用包，vd吊包至中间包温降、中间包过热度如下表1所示：
36.表1钢种类型、炉次对应的vd吊包至中间包温降、中间包过热度
[0037][0038]
炉次＝1为开机炉第一包，炉次＝2为连浇炉第二包，炉次》2为连浇炉连用包。
[0039]
上述vd炉钢水温度预测方法，优选地，依据工序大、小修包判定吊包至中间包温降包括补偿系数k1，补偿系数k1为4.7-5.2℃。
[0040]
上述vd炉钢水温度预测方法，优选地，所述方法包括：依据含碳量确定钢种种类，基于vd吊包温度预测模型、钢种种类对应的钢包温降构建vd进站温度预测模型；
[0041]
钢种种类对应的钢包温降包括软吹温降和真空温降，vd进站温度预测模型为：vd进站温度＝vd吊包温度+软吹温降+真空温降，软吹温降包括t
软吹温降
*t1，真空温降包括t
真空温降
*t2，t
软吹温降
为软吹温降随时间的变化率，t
真空温降
为真空温降随时间的变化率，t1为软吹时间，t2为真空时间。
[0042]
上述vd炉钢水温度预测方法，优选地，获取炉次确定t
软吹温降
，t1和t2的单位为min，t
软吹温降
如下表2所示：
[0043]
表2钢种类型、炉次对应的t
软吹温降
[0044][0045]
n为大于2的整数，以n个大包为一组循环经vd炉处理，n的具体数值依据实际生产节奏确定；
[0046]
上述vd炉钢水温度预测方法，优选地，获取炉次确定t
真空温降
，t1和t2的单位为min，t
真空温降
如下表3所示：
[0047]
表3钢种类型、炉次对应的t
真空温降
[0048][0049]
n为大于2的整数，以n个大包为一组循环经vd炉处理，n的具体数值依据实际生产节奏确定；
[0050]
上述vd炉钢水温度预测方法，优选地，依据工序大、小修包判定软吹温降包括大、小包修温降k2*t1、真空温降包括大、小包修温降k3*t2，k1为0.3-0.35℃/min，k2为0.18-0.22℃/min，t1为软吹时间，t2为真空时间，t1和t2的单位为min，即vd进站温度＝vd吊包温度+软吹温降+真空温降，软吹温降＝(t
软吹温降
+k1)*t1，真空温降＝(t
真空温降
+k2)*t2，t1为软吹时间，t2为真空时间，大、小修包为钢包大修或小修工序。
[0051]
上述vd炉钢水温度预测方法，优选地，所述方法的步骤包括具体地如下：
[0052]
s1：依据连铸开机时间、中包更换时间计算中包开机时间、进行中包烘烤准备；
[0053]
s2：以连铸机生产节奏为中心倒推vd炉各炉次在各工序的时序，倒推时序如下表4所示
[0054]
表4工序时序
[0055][0056]
大包承接钢水后vd进站，vd工序包括vd炉对大包中的钢水软吹、真空操作，钢水转运包括对经过vd炉处理的大包进行vd吊包、vd吊包将大包向中间包转注钢水、中间包向连铸机注入钢水，以n个大包为一组循环经vd炉处理，n为大于2的整数，通过倒推时序确定炉次；
[0057]
s3：使用vd炉钢水温度预测系统计算vd进站温度；vd炉钢水温度预测系统包括输入单元、vd吊包温度预测模型、vd吊包温度预测单元和显示单元，如图3所示，输入单元用于输入液相线(液相线单位为℃)、炉次、钢种类型(中碳钢/低碳钢)、钢包包况(正常/大、小修包)；
[0058]
基于钢种种类对应的液相线、钢包温降构建vd吊包温度预测模型，vd吊包温度预测模型为：vd吊包温度＝液相线+vd吊包至中间包温降+中间包过热度，vd吊包温度预测模型的vd吊包至中间包温降、中间包过热度采用表1判定构建，vd吊包温度预测单元依据输入单元对vd吊包温度预测模型逻辑运算得到vd吊包温度，显示单元用于显示vd吊包温度；
[0059]
开机炉第一包不存在大小修包，钢包转序过程中开机炉第一包以后的炉次、依据需求存在大小修包的情况，依据工序进行了大、小修包、判定vd吊包至中间包温降包括补偿系数k1，补偿系数k1为4.7-5.2℃；
[0060]
s4：使用vd炉钢水温度预测系统计算vd进站温度；vd炉钢水温度预测系统还包括vd进站温度预测模型、vd进站温度预测单元，如图3所示，输入单元还用于输入软吹时间t1和真空时间t2，t1和t2的单位为min；
[0061]
基于vd吊包温度预测模型、钢种种类对应的钢包温降构建vd进站温度预测模，vd进站温度预测模型为：vd进站温度＝vd吊包温度+软吹温降+真空温降，软吹温降包括t
软吹温降
*t1，真空温降包括t
真空温降
*t2，t
软吹温降
为软吹温降随时间的变化率，t
真空温降
为真空温降随时间的变化率，t1为软吹时间，t2为真空时间，vd进站温度预测模型的t
软吹温降
采用表2判定构建、t
真空温降
采用表3判定构建；
[0062]
开机炉第一包不存在大小修包，钢包转序过程中开机炉第一包以后的炉次、依据需求存在大小修包的情况，依据工序大、小修包判定软吹温降包括大、小包修温降k2*t1、真空温降包括大、小包修温降k3*t2，k1为0.3-0.35℃/min，k2为0.18-0.22℃/min，t1为软吹时间，t2为真空时间，t1和t2的单位为min；
[0063]
vd进站温度预测单元用于依据输入单元对vd进站温度预测模型逻辑运算得到vd进站温度；
[0064]
s5：显示单元用于显示vd吊包温度、vd进站温度，生成时间流转化为温度流的过程控制温度，即以连铸机生产节奏为中心倒推vd炉各炉次在各工序的时序、转化为各炉次的
vd吊包温度、vd进站温度，以便控制过程温度、避免传统方法反复测量和温度控制不准缺陷。
[0065]
中碳钢含碳量0.25％～0.60％，低碳钢碳含量低于0.25％，步骤s3、s4依据含碳量确定钢种种类属于中碳钢或低碳钢，确定钢种种类对应的液相线，液相线是指钢水在固态与液态的交叉点的温度、相当于满足连铸机生产的钢水下限温度，液相线范围为1490—1530℃之间。
[0066]
如图3所示实施例：n为6，输入液相线(℃)1513、炉次为6、钢种类型为低碳钢、钢包包况为正常、软吹时间(min)为21，真空之间(min)为25，点击vd吊包温度计算vd吊包温度＝液相线+vd吊包至中间包温降+中间包过热度＝1513+27+27＝1567，点击vd进站温度计算vd进站温度＝vd吊包温度+t
软吹温降
*t1+t
真空温降
*t2＝1567+0.5*21+1.7*25＝1620.0。
[0067]
对上述vd炉钢水温度预测方法进行准确性分析和效果验证：
[0068]
通过上述vd炉钢水温度预测方法计算相应液相线下的预测vd吊包温度(℃)、预测vd进站温度(℃)，通过检测进站钢水温度获得vd进站温度(℃)、通过检测吊包钢水温度获得vd吊包温度(℃)、通过检测钢水浇铸温度(℃)；
[0069]
(1)在炼钢pes系统中分别随机抽取了5组中碳钢开机炉第一包的数据，数据对比结果如下表5所示：
[0070]
表5中碳钢开机炉第一包对比
[0071][0072]
(2)在炼钢pes系统中分别随机抽取了5组中碳钢连浇炉第二包的数据，数据对比如下表6所示：
[0073]
表6中碳钢连浇炉第二包对比
[0074][0075]
由表5-6可以看出不同牌号的中碳钢开机炉第一包的预测vd吊包温度与检测vd吊包温度的平均误差大约在2℃，预测vd进站温度与检测vd进站温度的平均误差在4℃左右，而连浇炉第二包的vd吊包温度与检测vd吊包温度和vd进站温度与检测vd进站温度的误差在7℃左右，且钢水浇铸温度(℃)大于液相线、保证了连铸机钢水的可浇铸性，表明预测准确性效果良好。
[0076]
(3)在炼钢pes系统中分别随机抽取了20组不同牌号的中碳钢钢型在不同炉次下的vd吊包温度和vd进站温度进行了连浇炉次连用包实验分析，分析结果如图4所示。由图4(a)可以看出vd吊包温度和预测vd吊包温度的误差平均在6℃左右，误差最大值在7℃左右；由图4(b)可以看出vd进站温度与预测vd进站温度的误差大多数在5℃以内，两个误差值的范围的较小，表明预测效果良好，(1)-(3)的分析都是钢包都是正常状态上的温度情况。
[0077]
(4)在炼钢pes系统中分别随机抽取了5组中碳钢大小修包的数据、对钢包存在大
小修的异常情况进行模型的鲁棒性分析，数据对比结果如下表7所示：
[0078]
表7中碳钢大小修包对比
[0079][0080]
由表7可以看出，vd吊包温度与检测vd吊包温度和vd进站温度与检测vd进站温度的误差都非常接近，且钢水浇铸温度(℃)大于液相线、保证了连铸机钢水的可浇铸性，模型能很好的抵御钢包存在大小修炉次异常。
[0081]
(5)在炼钢pes系统中分别随机抽取了5组低碳钢开机炉第一包的数据，数据对比结果如下表8所示：
[0082]
表8低碳钢开机炉第一包对比
[0083][0084]
(6)在炼钢pes系统中分别随机抽取了5组中低碳钢连浇炉第二包的数据，数据对比结果如下表9所示：
[0085]
表9低碳钢连浇炉第二包对比
[0086][0087]
由表8-9可以看出不同牌号的低碳钢开机炉第一包的预测vd吊包温度与检测vd吊包温度的平预测vd进站温度与检测vd进站温度的均误差大约在6℃，而连浇炉第二包的vd吊包温度与检测vd吊包温度和vd进站温度与检测vd进站温度的误差在10℃以内，且钢水浇铸温度(℃)大于液相线、保证了连铸机钢水的可浇铸性，表明预测效果良好。
[0088]
(7)在炼钢pes系统中分别随机抽取了20组不同牌号的低碳钢钢型在不同炉次下的vd吊包温度和vd进站温度进行了连浇炉次连用包实验分析，分析结果如图5所示。由图5(a)可以看出vd吊包温度和预测vd吊包温度的误差平均在4℃左右；由图5(b)可以看出vd进站温度与预测vd进站温度的误差大多数在5℃以内，两个误差值的范围的较小，表明预测效果良好，可以很好的指导作业区的温度控制，(5)-(7)的分析都是钢包都是正常状态上的温度情况。
[0089]
(8)在炼钢pes系统中分别随机抽取了5组低碳钢大小修包的数据，数据对比结果如下表10所示：
[0090]
表10低碳钢大小修包对比
[0091][0092]
由表10可以看出，vd吊包温度与检测vd吊包温度和vd进站温度与检测vd进站温度的误差都非常接近，且钢水浇铸温度(℃)大于液相线、保证了连铸机钢水的可浇铸性，模型能很好的抵御钢包存在大小修炉次异常。
[0093]
综上，本发明通过以连铸机生产节奏为中心倒推vd炉各炉次在各工序的时序，依据时序、钢包温降计算每一炉次的vd吊包温度预测模型、vd进站温度预测模型，生成时间流转化为温度流的过程控制温度，即可以通过预测每一炉次的vd吊包温度和vd进站温度指导生产，无需反复测量温度，解决了钢包转序温度未实现与生产节奏相关联，人工估算过程错误而导致钢水温度控制不当的问题，为作业区冶炼过程中vd炉的温度控制提供了科学合理预测方法，保证了连铸机钢水的可浇铸性、、连铸机浇铸钢铁铸坯的顺行。
[0094]
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0095]
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。