[發明專利]一種基于煙氣分析的RH動態脫碳優化方法

有效

• 申請號: 201610562221.7
• 申請日: 2016-07-18
• 公開（公告）號: CN107630122B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 李立勛;趙雷;金百剛;費鵬
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C21C7/10
• 分類號: C21C7/10;C21C7/068
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

1.一種基于煙氣分析的RH動態脫碳優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)數據采集處理系統實時采集、分析、處理RH生產過程中的廢氣組分、廢氣流量數據，并傳送到RH控制系統中；

2)在RH控制系統中依據RH生產系統數據和生產實際需求建立RH動態脫碳模型；具體過程如下：

鋼包內鋼水和真空室內鋼水的碳含量分別為CL、Cv，對于鋼包內的鋼水來說，根據鋼水中碳含量的質量守恒原理，其脫碳數學方程可用公式1表示：

W(dC_l/dt)＝Q(Cv-C_l) …公式1；

式中：W—鋼包內鋼水質量,t；

Q—鋼水循環流量,t/min；

C_l—鋼包內鋼水碳質量分數,％；

Cv—真空室內鋼水碳質量分數,％；

而對于真空室內的鋼水來說，其發生脫碳反應生成了CO和CO₂氣體，根據數據采集處理系統得到的廢氣中CO、CO₂的含量可以計算出由廢氣帶走的碳量，從而根據質量守恒原理，建立真空室內鋼水脫碳的數學方程，如公式2所示：

w(dCv/dt)＝Q(C_l-Cv)-(Wco+Wco₂) …公式2；

式中：w—真空室內鋼水質量，t；

Wco、Wco₂—每一時刻由煙氣帶走的CO、CO₂質量，t；

公式1和公式2聯立可用于表示鋼包內和真空室內鋼水碳含量隨時間的連續變化規律，即基于廢氣分析的RH脫碳數學模型：

公式1、公式2中的鋼水循環流量Q由公式3計算得出：

Q＝11.4G^1/3·d^4/3·(ln p/Pv)^1/3 …公式3；

式中：G—提升氣體流量，L/min；

p—大氣壓力，Pa；

Pv—真空室壓力，Pa；

d—浸漬管直徑，m；

3)RH控制系統中設有數據分析與推理模塊，應用基于神經網絡的模糊控制方法對RH動態脫碳模型的輸出結果進行進一步分析處理；具體步驟如下：

步驟a.比較高速差分計算系統給定值即數據采集處理系統采集處理后輸送到RH動態脫碳模型的輸入值與上一周期反饋值即RH動態脫碳模型的輸出值之間的差值，得出系統的誤差e；

步驟b.計算誤差變化率de/dt；即對誤差求微分，得到在一個A/D采樣周期內的誤差變化率△e；

步驟c.輸入量的模糊化；由步驟a和步驟b得到的誤差e及誤差變化率△e都是精確值，必須將其模糊化變成模糊量E及EC；同時，把E、EC的語言值轉化為論域上的模糊子集；

步驟d.制定控制規則R，作為模糊推理的依據；

步驟e.進行模糊推理；將模糊化后的語言變量E、EC作為模糊推理的輸入，再由E、EC和控制規則R，并根據推理合成規則進行模糊推理得到模糊控制量U：

步驟f.逆模糊化；為了對被控對象施加精確的控制，必須將模糊控制量U轉化為精確量u，即逆模糊化；

步驟g.計算機執行完步驟a-g后，即完成了一次A/D采樣周期內對鋼包內鋼水碳含量CL和真空室內鋼水碳含量Cv連續變化值的預測，然后等到下一次A/D采樣，再進行第二次預測，如此循環，可對鋼水中碳含量的變化進行實時準確監控；

4)根據對鋼水中碳含量的準確監控，及時調整脫碳工藝參數，最終提高終點碳含量的命中率。

2.根據權利要求1所述的一種基于煙氣分析的RH動態脫碳優化方法，其特征在于，所述數據采集處理系統為質譜儀，其配有數據采集卡，并通過OPC協議與RH本體的數據通訊接口連接。

3.根據權利要求1所述的一種基于煙氣分析的RH動態脫碳優化方法，其特征在于，所述模糊控制方法通過模糊控制器實現。