[发明专利]一种基于烟气分析的RH动态脱碳优化方法

摘要

本发明涉及一种基于烟气分析的RH动态脱碳优化方法，包括：1)数据采集处理系统实时采集、分析、处理RH生产过程中的废气组分、废气流量数据，并传送到RH控制系统中；2)在RH控制系统中依据RH生产系统数据和生产实际需求建立RH动态脱碳模型；3)RH控制系统中设有数据分析与推理模块，应用基于神经网络的模糊控制方法对RH动态脱碳模型的输出结果进行进一步分析处理；4)根据对钢水中碳含量的准确监控，及时调整脱碳工艺参数，最终提高终点碳含量的命中率。本发明为RH真空精炼生产条件下控制和改善钢水处理质量提供了重要技术手段，可操作性强，实际应用效果良好。

主权项

1.一种基于烟气分析的RH动态脱碳优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1)数据采集处理系统实时采集、分析、处理RH生产过程中的废气组分、废气流量数据，并传送到RH控制系统中；2)在RH控制系统中依据RH生产系统数据和生产实际需求建立RH动态脱碳模型；具体过程如下：钢包内钢水和真空室内钢水的碳含量分别为CL、Cv，对于钢包内的钢水来说，根据钢水中碳含量的质量守恒原理，其脱碳数学方程可用公式1表示：W(dC_l/dt)＝Q(Cv‑C_l)  …公式1；式中：W—钢包内钢水质量,t；Q—钢水循环流量,t/min；C_l—钢包内钢水碳质量分数,％；Cv—真空室内钢水碳质量分数,％；而对于真空室内的钢水来说，其发生脱碳反应生成了CO和CO₂气体，根据数据采集处理系统得到的废气中CO、CO₂的含量可以计算出由废气带走的碳量，从而根据质量守恒原理，建立真空室内钢水脱碳的数学方程，如公式2所示：w(dCv/dt)＝Q(C_l‑Cv)‑(Wco+Wco₂)  …公式2；式中：w—真空室内钢水质量，t；Wco、Wco₂—每一时刻由烟气带走的CO、CO₂质量，t；公式1和公式2联立可用于表示钢包内和真空室内钢水碳含量随时间的连续变化规律，即基于废气分析的RH脱碳数学模型：公式1、公式2中的钢水循环流量Q由公式3计算得出：Q＝11.4G^1/3·d^4/3·(ln p/Pv)^1/3  …公式3；式中：G—提升气体流量，L/min；p—大气压力，Pa；Pv—真空室压力，Pa；d—浸渍管直径，m；3)RH控制系统中设有数据分析与推理模块，应用基于神经网络的模糊控制方法对RH动态脱碳模型的输出结果进行进一步分析处理；具体步骤如下：步骤a.比较高速差分计算系统给定值即数据采集处理系统采集处理后输送到RH动态脱碳模型的输入值与上一周期反馈值即RH动态脱碳模型的输出值之间的差值，得出系统的误差e；步骤b.计算误差变化率de/dt；即对误差求微分，得到在一个A/D采样周期内的误差变化率△e；步骤c.输入量的模糊化；由步骤a和步骤b得到的误差e及误差变化率△e都是精确值，必须将其模糊化变成模糊量E及EC；同时，把E、EC的语言值转化为论域上的模糊子集；步骤d.制定控制规则R，作为模糊推理的依据；步骤e.进行模糊推理；将模糊化后的语言变量E、EC作为模糊推理的输入，再由E、EC和控制规则R，并根据推理合成规则进行模糊推理得到模糊控制量U：步骤f.逆模糊化；为了对被控对象施加精确的控制，必须将模糊控制量U转化为精确量u，即逆模糊化；步骤g.计算机执行完步骤a‑g后，即完成了一次A/D采样周期内对钢包内钢水碳含量CL和真空室内钢水碳含量Cv连续变化值的预测，然后等到下一次A/D采样，再进行第二次预测，如此循环，可对钢水中碳含量的变化进行实时准确监控；4)根据对钢水中碳含量的准确监控，及时调整脱碳工艺参数，最终提高终点碳含量的命中率。