一種基于數(shù)據(jù)解析的轉(zhuǎn)爐煉鋼質(zhì)量實時動態(tài)預測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金煉鋼技術領域，具體設及一種基于數(shù)據(jù)解析的轉(zhuǎn)爐煉鋼質(zhì)量實時 動態(tài)預測方法。
【背景技術】
[0002] 轉(zhuǎn)爐煉鋼作為鋼鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一，它的主要目標是冶煉出鋼水質(zhì)量（主要 指鋼水碳含量、娃含量、鋪含量、硫含量、磯含量）均符合要求的鋼水。因此，實時的掌握冶 煉過程中鋼水的溫度和各種成分的狀態(tài)對鋼水質(zhì)量有著重要的影響，該樣就需要各個元素 的全冶煉過程的預測模型，在吹煉前進行準備，W保證操作的順利進行，并且不占用過多的 資源，造成成本增加。然而，轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過程鋼水質(zhì)量信息難W動態(tài)檢測，測量信息有限， 不僅導致質(zhì)量測量信息不完備，而且伴隨著延時性，該給轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過程的實時預報帶 來了巨大的挑戰(zhàn)。
[0003] 通過對轉(zhuǎn)爐煉鋼的鋼水溫度和鋼水質(zhì)量進行實時動態(tài)預測，可W設定或者調(diào)整生 產(chǎn)過程操作變量，準確地對爐內(nèi)各元素含量進行調(diào)節(jié)，使生產(chǎn)過程處于優(yōu)化運行的狀態(tài)，從 而提高鋼水質(zhì)量、安全生產(chǎn)、降低成本和能耗。如對爐況未進行實時動態(tài)預報，則爐內(nèi)的反 應情況是未知的，溫度過高會將轉(zhuǎn)爐燒壞，而且鋼水的質(zhì)量也無法得到有效的保證。所W轉(zhuǎn) 爐煉鋼質(zhì)量實時動態(tài)預測對提高鋼水溫度和鋼水成分含量的命中率起到了關鍵作用，進而 幫助提高煉鋼廠的整體生產(chǎn)效率。
[0004] 按照生產(chǎn)工藝進行劃分，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煉鋼過程主要分為3個階段如圖1所示。在 吹煉初期，首先是娃鋪反應階段，雖然鐵水中含碳量很高，有利于碳的氧化，但由于烙池平 均溫度低，碳處于不活潑狀態(tài)，而且娃、鋪含量較高，W娃、鋪的氧化為主。當娃、鋪氧化基本 結(jié)束后，爐溫達到1450°CW上時，碳的氧化速度迅速提高。第二階段主要W碳氧反應為主， 由于碳劇烈氧化，所W升溫較快，在該階段主要控制溫度的變化使反應平穩(wěn)均勻。隨著碳元 素含量的降低，脫碳速度變慢，進入吹煉后期，該階段主要任務是調(diào)整溫度與成分，做出鋼 的準備。所W說轉(zhuǎn)爐冶煉過程具有高溫、多種物理化學變化、反應速度快、冶煉周期短等特 點，生產(chǎn)過程非常復雜。
[0005] 從實際生產(chǎn)和理論研究中可W發(fā)現(xiàn)，目前轉(zhuǎn)爐煉鋼技術主要依賴于人工經(jīng)驗的終 點預測技術，利用自動副槍，煙氣分析儀，光譜分析儀，聲納儀和投擲探頭等技術對爐內(nèi)狀 況進行預測。由于轉(zhuǎn)爐煉鋼是一個具有復雜的高溫化學反應過程，因此該些方法常依賴于 鋼廠現(xiàn)有的檢測設備，需要耗費大量的時間。專利號化201110324038.0的中國專利發(fā)明了 一種轉(zhuǎn)爐煉鋼終點預測方法和系統(tǒng)，通過實時獲取轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)信息及轉(zhuǎn)爐爐口的火焰信息， 可W在線實時精確的分析煉鋼終點的時間、鋼水溫度和碳含量，但是其未對爐內(nèi)其他的元 素進行預測。專利號化201310026381. 6的中國專利發(fā)明了一種輔助預報轉(zhuǎn)爐煉鋼終點方 法，根據(jù)轉(zhuǎn)爐吹煉初始金屬料裝入信息及終點鋼水目標碳含量和溫度計算各副原料加入量 和氧耗量，進而計算出溫度及碳、鋪，磯、硫等其他元素。但是其未對整個過程進行預測和分 析，只單單對終點狀態(tài)進行預測。專利號化200910010672. X的中國專利發(fā)明了一種連續(xù)預 測轉(zhuǎn)爐烙池碳含量方法，利用數(shù)學模型進行分析計算，但是只單單預測出碳元素含量，未對 其他的反應元素進行分析。專利號化200910076894. 1的中國專利發(fā)明了一種轉(zhuǎn)爐煉鋼全 程動態(tài)監(jiān)控方法，利用激光氣體分析儀和料倉口投彈實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐冶煉全程動態(tài)控制，對鋼水 成分和溫度進行連續(xù)預報和動態(tài)檢測。此方法利用了檢測裝置對煉鋼過程進行全程動態(tài)監(jiān) 控，如檢測裝置有故障會影響預測的精度，在實施過程中會造成成本的增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供一種基于數(shù)據(jù)解析的轉(zhuǎn)爐煉鋼質(zhì)量實時動 態(tài)預測方法。
[0007] 本發(fā)明的技術方案是；
[000引一種基于數(shù)據(jù)解析的轉(zhuǎn)爐煉鋼質(zhì)量實時動態(tài)預測方法，包括W下步驟：
[0009] 步驟1 ;建立轉(zhuǎn)爐煉鋼質(zhì)量離線預測模型數(shù)據(jù)庫；
[0010] 步驟1.1;建立轉(zhuǎn)爐煉鋼歷史數(shù)據(jù)集合，并在歷史數(shù)據(jù)集合中選取參考爐次數(shù)據(jù) 集合；
[0011] 步驟1.1.1;獲取不同鋼種在鐵水入爐到鋼水出爐整個吹煉過程期間產(chǎn)生的數(shù) 據(jù)，包括鋼水溫度W及碳元素含量、娃元素含量、鋪元素含量、硫元素含量、磯元素含量信 息；
[0012] 步驟1. 1. 2 ;在主原料入爐前，記錄入爐的主原料重量W及不同時刻投入爐內(nèi)的 副原料加入量；
[0013] 主原料包括鐵水和廢鋼；
[0014] 副原料包括塊狀石灰石、輕燒白云石、菱儀球、sishen塊礦、塊白云石、鑲板和復合 碳化娃球；
[0015] 步驟1. 1. 3 ;獲取各時刻爐內(nèi)狀態(tài)下測得的頂吹氧槍高度、烙池高度、頂吹氧氣流 量W及底吹氣體流量、煙氣總流量、煙氣中一氧化碳含量、煙氣中二氧化碳含量；
[0016] 底吹氣體流量包括底吹氣氣流量和底吹氮氣流量；
[0017] 步驟1. 1. 4 ;將步驟1. 1. 1~步驟1. 1. 3所獲得的數(shù)據(jù)作為歷史數(shù)據(jù)集合，包括： 在鐵水入爐到鋼水出爐整個吹煉過程期間各個時刻的鋼水溫度、鋼水碳元素含量、鋼水娃 元素含量、鋼水鋪元素含量、鋼水硫元素含量、鋼水磯元素含量、頂吹氧氣流量、頂吹氧槍高 度、烙池高度、底吹氣體流量、副原料加入的重量、煙氣總流量、煙氣中一氧化碳含量、煙氣 中二氧化碳含量、入爐鐵水重量和入爐廢鋼重量；
[0018] 步驟1. 1. 5 ;從歷史數(shù)據(jù)集合中選取不同鋼種的入爐鐵水重量、入爐廢鋼重量、入 爐時的鋼水溫度、入爐時的碳元素含量、入爐時的娃元素含量、入爐時的鋪元素含量、入爐 時的硫元素含量、入爐時的磯元素含量信息，W及出爐時的鋼水溫度和出爐時的碳元素含 量、出爐時的娃元素含量、出爐時的鋪元素含量、出爐時的硫元素含量、出爐時的磯元素含 量信息作為不同鋼種的參考爐次數(shù)據(jù)集合；
[0019] 步驟1. 2 ;分別W鋼水溫度W及碳元素含量、娃元素含量、鋪元素含量、硫元素含 量、磯元素含量為預測目標，對鐵水入爐到鋼水出爐整個吹煉過程的各爐次數(shù)據(jù)進行分 類；
[0020] 步驟1. 2. 1 ;將歷史數(shù)據(jù)集合按照不同鋼種需求進行預劃分；
[0021] 步驟1. 2. 2 ;對歷史數(shù)據(jù)集合中的相同鋼種的爐次分別w鋼水溫度W及碳元素含 量、娃元素含量、鋪元素含量、硫元素含量、磯元素含量為預測目標進行聚類，其中鋼水溫度 W初始鋼水入爐溫度、鋼水出鋼溫度W及入爐前的爐內(nèi)溫度、主原料重量作為劃分條件分 別進行聚類；碳元素含量、娃元素含量、鋪元素含量、硫元素含量、磯元素含量均W入爐前的 元素含量、元素出鋼含量、入爐鐵水重量、入爐廢鋼重量、副原料投入量作為劃分條件分別 進行聚類，得到分類爐次數(shù)據(jù)集合，其中分類爐次數(shù)據(jù)