技术特征：
1.一种基于最小吉布斯自由能法计算钢液钙线喂入量的方法，其特征在于：其包括以下步骤：s1：从生产过程数据库中获取钙处理操作前的钢液成分数据及钙处理操作参数信息；s2：基于最小吉布斯自由能原理对步骤s1得到的钢液成分数据进行热力学计算，得到当前的夹杂物成分以及钢液所需钙量，具体包括如下步骤：s21：基于最小吉布斯自由能原理计算钢液中非金属夹杂物的成分，使用的公式如下：式中，min.gs为体系的最小吉布斯自由能，为组分i的标准摩尔吉布斯自由能，a
i
为组分i的活度，组分i包括固体夹杂物相，液体夹杂物相以及钢液相，m为钢液中的组分，r为气体常数，t为钢液温度，slag为钢液中的液体夹杂物，solid为钢液中的固体夹杂物；s22：计算固体夹杂物相、液体夹杂物相以及铁液相中的吉布斯自由能，其中，计算固体相中吉布斯自由能的公式如下：计算液体相夹杂物中吉布斯自由能的公式如下：计算铁液相中吉布斯自由能的公式如下：式中，c为钢-夹杂物体系中的组分数，x为钢液中元素的摩尔分数，γ为钢液中元素的活度系数；s23：计算固体夹杂物相中夹杂物的活度值以及液体夹杂物相中夹杂物的活度值，固体夹杂物相中夹杂物的活度值为1，液体夹杂物相中夹杂物的活度值根据如下公式计算：为1，液体夹杂物相中夹杂物的活度值根据如下公式计算：式中：为液相夹杂物中al2o3的活度，为液相夹杂物中cao的活度，为液相夹杂物中al2o3的质量分数；s24：计算钢液中夹杂物的成分和含量，将公式(2)～(6)代入到公式(1)中，并添加约束条件，约束条件中计算当前夹杂物的成分时输入的变量为钢液的成分，通过求公式(1)的解，求解得到当前钢液中夹杂物的成分及含量，并以将夹杂物控制在液相区为条件计算钢液所需钙量；s3：计算钙的收得率：对钙处理过程中钙的收得率进行预测或计算得到钙的收得率；s4：根据步骤s2计算的钢液所需钙量，结合步骤s3中预测的钙的收得率与步骤s1中读
取的钙处理操作参数信息，计算得到合适的喂钙线长度；计算喂钙线长度的公式如下：式中：l为喂钙线长度，单位为m；w为钢水重量，单位为t；n[ca]
t
为根据步骤s2计算的钢液所需钙量，单位为％；n[ca]
o
为钙处理前钢液中钙含量，单位为％；m
ca
为钙的摩尔质量，单位为g/mol；m
fe
为铁的摩尔质量，单位为g/mol；η为钙的收得率，单位为％；β单位为为钙线中钙元素的含量，单位为％；μ为钙线米重，单位为g/m。2.根据权利要求1所述的基于最小吉布斯自由能法计算钢液钙线喂入量的方法，其特征在于：步骤s2中约束条件如下：征在于：步骤s2中约束条件如下：征在于：步骤s2中约束条件如下：∑n
s
＝n
[s]
+n
cas
ꢀꢀ
(11)式中：∑n
ca
为体系中钙元素的总摩尔数，n
[ca]
为钢液相中溶解钙的摩尔数，n
[al]
为钢液相中溶解铝的摩尔数，n
[o]
为钢液相中溶解氧的摩尔数，n
[s]
为钢液相中溶解硫的摩尔数，n
cao
为夹杂物中cao的摩尔数，n
cas
为夹杂物中cas的摩尔数，为夹杂物中al2o3的摩尔数，为夹杂物中cao
·
6al2o3的摩尔数，n
ca2
为夹杂物中cao
·
2al2o3的摩尔数。3.根据权利要求1所述的基于最小吉布斯自由能法计算钢液钙线喂入量的方法，其特征在于：步骤s1中所的钙处理操作参数包括钢液c含量、钢液si含量、钢液mn含量、钢液p含量、钢液s含量、钢液ca含量、钢液al含量、钢液氧含量、钢液温度、钙线米重、钙线钙含量和钢液重量。4.根据权利要求1所述的基于最小吉布斯自由能法计算钢液钙线喂入量的方法，其特征在于：步骤s3中钙的收得率能够根据神经网络模型进行预测或者根据当前的钢液[o]含量预测，根据钢液[o]含量预测的计算公式为：y＝50000*x
o
+10
ꢀꢀ
(12)式中：x
o
为钢液[o]含量，y为根据氧含量预测的收得率η。5.根据权利要求4所述的基于最小吉布斯自由能法计算钢液钙线喂入量的方法，其特征在于：所述神经网络模型为浅层神经网络模型或深层神经网络模型。
技术总结
本发明提供了一种基于最小吉布斯自由能法计算钢液钙线喂入量的方法，涉及到钢铁冶金领域的钢液精炼钙处理操作过程，其包括以下步骤：与现场数据库建立连接，读取实际生产过程中钢液成分及温度；根据读取到的钢液成分计算当前钢液中夹杂物的成分；计算当前条件下将夹杂物控制在目标区域钢液所需的钙含量；根据当前的喂钙操作参数信息及钢液所需的钙含量计算合适的喂钙线长度。本发明可以对实际生产过程的钙处理操作实时提供一个科学合理的指导，实现钙处理操作的精准控制，保证钙处理效果，提高产品质量，保证实际生产过程的稳定性及连续性。续性。续性。
技术研发人员：张立峰 王伟健 任英 王举金 吕彬玉
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2022.04.07
技术公布日：2022/7/29