轉爐合金添加控制方法與流程

本發明涉及轉爐工藝控制領域，尤其涉及一種轉爐合金添加控制方法。
背景技術：
：轉爐煉鋼是將鐵水和少量的廢鋼通過吹氧冶煉成合格鋼水的過程，其中根據鋼種制造標準的不同，需要在轉爐裝料時和或在出鋼時在爐中和或在鋼包中加入適量的合金。由于合金種類繁多，價格昂貴，在轉爐冶煉鋼水的過程中加入適量的合金配比一直是煉鋼廠關心的問題，這一合金配比要求加入的合金種類和重量適量，使得本爐添加合金的總成本最小。在現有的轉爐生產過程中，合金添加計算大多使用lp(linearprogramming)線性規劃算法，由于現場條件的缺失，例如吹止成分缺失、游離氧數據缺失，導致lp算法計算有解率非常低。造成這種現狀的主要原因是：(1)吹止成分數據的缺失lp算法需要使用鋼種目標成分與鋼水吹止成分的差值來計算元素的需求量，在轉爐實際生產中，操作人員往往在吹止成分數據尚未獲得的情況下就要使用lp算法進行合金添加計算，造成這一現實的原因是由于從吹止到出鋼開始的時間間隔較短，如果等待吹止后才進行合金添加計算，再通知l1及設備進行供料，此時由于供料設備本身的限制，在時間上往往來不及供料。此時，在鋼水吹止成分數據缺失的情況下，lp算法計算合金添加配比失去了可靠的數據基礎。(2)吹止游離氧數據不準轉爐煉鋼靠吹氧來脫碳、升溫，在出鋼時，鋼水中不可避免的含有一定的游離氧，在加合金前如果不將鋼水中的游離氧先脫掉，加入鋼水中的部分合金將被鋼水中存在的游離氧氧化，合金收得率降低，造成合金料的浪費。所以，在添加合金前，往往需要通過加入適量的脫氧劑將鋼水中的游離氧先脫掉，然后再加入需要加的合金。在實際生產中，在進行合金添加計算時，尚未進行鋼水游離氧測量，游離氧數據缺失，通常也是通過人工經驗進行設定。(3)在lp算法無解時沒有相應的處理在現有的轉爐合金計算模型使用過程中，lp算法無解的比例非常高，此時合金計算模型 沒有任何處理，直接的體現就是合金計算模型無解。但實際上操作人員肯定是可以通過人工計算添加合金的，此時有另外一種合金控制方法來確定合金添加方案就顯得十分重要。現有技術，中國專利cn200910272870.3公開了一種方法，該專利使用條件是首先測定每爐鋼水的實際含氧量，然后準確計算脫氧及合金化所需要的合金量，再將粒度適中的合金通過噴吹管及惰性氣體輸送到鋼包的鋼水中。使用范圍是鋼包，合金是通過噴吹管吹入鋼水，合金最小粒度有要求，合金加入量計算采用重量和含量公式直接計算，未使用lp算法，同時具有測量誤差，并且無法保證投入方案為最優解。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題是提供一種轉爐合金添加控制方法，該方法通過建立數據庫引入參考爐，參考爐的數據都是已經成功的經驗，以此補充在實績時可能缺乏的現場數據，消除了lp算法計算時吹止成分缺失、游離氧數據缺失給算法帶來的影響，提高了lp算法計算的成功率；同時，當lp算法失敗時，直接利用參考爐的數據加權得到最終的合金添加方案，同樣能在一定程度上保證鋼水質量，大大避免了合金計算模型無解的情況。本發明是這樣實現的：一種轉爐合金添加控制方法，包括以下步驟：s1，以歷次轉爐的數據作為參考爐建立數據庫并選定常規合金添加算法，所述數據庫內包括參考爐的煉鋼參數，所述煉鋼參數由索引參數、工藝參數構成和合金添加方案構成；所述工藝參數包括鋼種、吹止成分數據、游離氧數據、鋼水重量、元素收得率和待添加合金種類；所述鋼種、鋼水重量、元素收得率和待添加合金種類由上位控制計算機下發得到；s2，設定參考爐的標準數量；s3，從數據庫內查找與當前轉爐的索引參數完全相同的參考爐，根據查找結果作如下選擇；1)當查找到索引參數完全相同的參考爐的數量≥標準數量時，選出標準數量個參考爐后進入步驟s4；2)當查找到索引參數完全相同的參考爐的數量＜閾值數量時，直接進入步驟s4；s4，獲取吹止成分數據和游離氧數據，分如下兩種情況：1)在實測成功時，以實測數據作為吹止成分數據和游離氧數據，進入步驟s5；2)在實測失敗時，如有參考爐數據，則以參考爐數據計算得到吹止成分數據和游離氧數據，進入步驟s5；如無參考爐數據，則進入步驟s6；s5，根據吹止成分數據和游離氧數據結合常規合金添加算法求解：當常規合金添加算法有解時，得到本次轉爐合金添加方案，結束本次轉爐合金添加控 制；當常規合金添加算法無解時，進入步驟s6；s6，獲取合金添加方案，分如下兩種情況：1)如有參考爐數據，則以參考爐數據計算得到本次轉爐合金添加方案，結束本次轉爐合金添加控制；2)如無參考爐數據，由操作工按經驗確定合金添加方案，結束本次轉爐合金添加控制；在結束本次轉爐合金添加控制后，當冶煉并澆鑄完畢生產調度人員根據制造標準和生產實績判定此爐的生產合格時，則將本次轉爐的數據添加到數據庫內作為參考爐。所述步驟s4中，在實測失敗時，如有參考爐數據，將參考爐的吹止成分數據加權平均得到的吹止成分估算值作為本次轉爐的吹止成分數據。所述步驟s4中，在實測失敗時，如有參考爐數據，將參考爐的游離氧數據算術平均得到的游離氧估算值作為本次轉爐的游離氧數據。所述步驟s6中如有參考爐數據，則以參考爐數據通過公式1計算得到本次轉爐合金添加方案：式中，xi為本次轉爐合金添加方案中第i種合金的添加量；n為待添加合金種類的數量，i＝1，2，……m；m為參考爐的標準數量，j＝1，2，……m；mi為在m個參考爐中含有第i種合金的參考爐數量；w為本次轉爐的鋼水重量；wj為第j個參考爐的鋼水重量；為第j個參考爐的合金添加方案中第i種合金的添加量；1)參考爐中無合金添加方案時，由操作工按經驗確定合金添加方案。所述的索引參數包括鋼種、爐座號和操作工班號。所述步驟s3中，選出標準數量個參考爐的具體方法為，1)將所有被選出的參考爐的權重系數歸0；2)選定若干工藝參數作為權重參數，被選出的參考爐的數據中每具有一項權重參數的具體 數值，則該參考爐的權重系數+1；3)按權重系數將所有被選出的參考爐從大到小排序，如權重系數相同則按數據更新時間從新往舊排序；選出排序在前的標準數量個參考爐。本發明轉爐合金添加控制方法通過建立數據庫引入參考爐，參考爐的數據都是已經成功的經驗，以此補充在實績時可能缺乏的現場數據，消除了lp算法計算時吹止成分缺失、游離氧數據缺失給算法帶來的影響，提高了lp算法計算的成功率；同時，當lp算法失敗時，直接利用參考爐的數據加權得到最終的合金添加方案，同樣能在一定程度上保證鋼水質量，大大避免了合金計算模型無解的情況，對后期模型實用化推進具有十分重要的現實意義。附圖說明圖1為本發明轉爐合金添加控制方法的流程框圖。具體實施方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明表述的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1如圖1所示，一種轉爐合金添加控制方法，包括以下步驟：s1，以歷次轉爐的數據作為參考爐建立數據庫并選定常規合金添加算法，所述數據庫內包括參考爐的煉鋼參數，所述煉鋼參數由索引參數、工藝參數構成和合金添加方案構成；所述工藝參數包括鋼種、吹止成分數據、游離氧數據、鋼水重量、元素收得率和待添加合金種類；所述鋼種、鋼水重量、元素收得率和待添加合金種類由上位控制計算機下發得到；s2，設定參考爐的標準數量m；s3，從數據庫內查找與當前轉爐的索引參數完全相同的參考爐，根據查找結果作如下選擇；1)當查找到索引參數完全相同的參考爐的數量≥標準數量時，選出標準數量個參考爐后進入步驟s4；2)當查找到索引參數完全相同的參考爐的數量＜閾值數量時，直接進入步驟s4；在本發明中，作為優選，所述的索引參數包括鋼種、爐座號和操作工班號；即選取數據 庫中與當前轉爐的鋼種、爐座號和操作工班號完全一致的參考爐；s4，獲取吹止成分數據和游離氧數據，分如下兩種情況：1)在實測成功時，以實測數據作為吹止成分數據和游離氧數據，進入步驟s5；2)在實測失敗時，如有參考爐數據，則以參考爐數據計算得到吹止成分數據和游離氧數據，進入步驟s5；如無參考爐數據，則進入步驟s6，無參考爐數據分為s3中沒有選出參考爐和選出的參考爐中缺少吹止成分數據和/或游離氧數據兩種情況；當被選出參考爐具有吹止成分數據和/或游離氧數據時，對被選出參考爐的吹止成分數據加權平均得到吹止成分估算值，對被選出參考爐的游離氧數據算術平均得到游離氧估算值；吹止成分估算值為第j個參考爐中第l種元素的吹止成分，設參考爐中共有l種元素，l＝1，2，……l；游離氧估算值zj為第j個參考爐的游離氧數據；當被選出參考爐缺少吹止成分數據和/或游離氧數據時，實測得到吹止成分數據和/或游離氧數據；s5，根據吹止成分數據和游離氧數據結合常規合金添加算法求解：當常規合金添加算法有解時，得到本次轉爐合金添加方案，結束本次轉爐合金添加控制；但是，由于常規合金添加算法固有的缺陷，造成在利用工藝參數進行合金添加方案計算時，可能出現無解的情況；因此，當常規合金添加算法無解時，進入步驟s6；s6，獲取合金添加方案，分如下兩種情況：1)如有參考爐數據，即被選出的參考爐數據中具有合金添加方案時，則以參考爐數據通過公式1計算得到本次轉爐合金添加方案，結束本次轉爐合金添加控制；式中，xi為本次轉爐合金添加方案中第i種合金的添加量；n為待添加合金種類的數量，i＝1，2，……m；m為參考爐的標準數量，j＝1，2，……m；mi為在m個參考爐中含有第i種合金的參考爐數量；w為本次轉爐的鋼水重量；wj為第j個參考爐的鋼水重量；為第j個參考爐的合金添加方案中第i種合金的添加量；2)如無參考爐數據，由操作工按經驗確定合金添加方案，結束本次轉爐合金添加控制；在結束本次轉爐合金添加控制后，當冶煉并澆鑄完畢生產調度人員根據制造標準和生產實績判定此爐的生產合格時，則將本次轉爐的數據添加到數據庫內作為參考爐。在本發明中，所述步驟s3選出標準數量個參考爐時，數量不總是剛好等于標準數量，因此當被選出的數量大于了標準數量時，需要剔除多余的部分，因此采用如下方式進行選取：1)將所有被選出的參考爐的權重系數歸0；2)選定若干工藝參數作為權重參數，被選出的參考爐的數據中每具有一項權重參數的具體數值，則該參考爐的權重系數+1；如在本實施例中，選取吹止成分數據、鋼水重量、游離氧數據和合金添加方案作為選中參數，各爐初始權重為0，其有吹止成分數據時權重加1、有鋼水重量數據時權重加1、有游離氧數據時權重加1，有合金添加實績數據時權重加1；3)找出參考爐次權重最小的爐次，如果此爐次比新確認的爐次權重小，則用新確認的爐次替換它，如果參考爐次中權重最小的爐次同時有多個，則替換生產時間最早的那個爐次，否則不進行替換。4)按權重系數將所有被選出的參考爐從大到小排序，如權重系數相同則按數據更新時間從新往舊排序；5)選出排序在前的標準數量個參考爐。在某煉鋼廠現場實驗時，加工鋼種it234567、當前爐號167604、生產班號丙班，設定參考爐的標準數量m為5個，本次轉爐的鋼水重量為300噸，從歷次轉爐的數據庫中選取出表3、表4、表5的數據；表3為參考爐的鋼水重量和游離氧數據表表4為參考爐的爐吹止成分數據表表5為參考爐合金添加方案表通過步驟s4計算得到，各元素的吹止成分估算值如表6所示，表6為當前轉爐吹止成分估算值表通過步驟s4計算得到，當前轉爐游離氧估算值m為參考爐中，具有游離氧數據的參考爐數量，根據表3可知，此時m＝4，z＝(743+559+754+529)/4＝646。在本實施例中，將游離氧估算值和吹止成分估算值使用現有的常規合金添加算法求解時失敗，未得到解，因此根據表5的數據，采用公式1進行計算，得到表7，表中s-al為酸溶鋁，dcsi為低碳硅鐵，lccr為低碳鉻鐵；合金添加種類合金添加重量(kg)s-al378dcsi11695lccr512表7為當前轉爐的合金添加方案表冶煉并澆鑄完畢后，生產調度人員根據制造標準和生產實績判定此爐的生產合格，此時將當前轉爐的數據添加到數據庫內。當前第1頁12