工程科学学报.第42卷.第7期：854-861.2020年7月 Chinese Journal of Engineering,Vol.42,No.7:854-861,July 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.11.23.001;http://cje.ustb.edu.cn 转炉吹炼后期碳含量预报的改进指数模型 林文辉，焦树强，孙建坤，周凯啸，刘敏2，苏醒)，刘青)区 1)北京科技大学钢铁治金新技术国家重点实验室，北京1000832)江西新余钢铁集团有限公司技术中心，新余3380013)江西新余钢铁 集团有限公司第一炼钢厂，新余338001 通信作者，E-mail:qliu@ustb.edu.cn 摘要介绍了几种主要的转炉烟气分析碳含量预报模型，并分析了其中的指数衰减模型及其三种改进算法的基本原理和 优缺点.在综合三种模型优点的基础上，提出了基于“极限碳含量拟合+曲线同步更新”算法的改进指数模型.首先，利用历史 炉次吹炼后期的脱碳氧效率和碳含量数据，通过指数拟合得到“历史脱碳曲线”和极限碳含量参数：其次，使用当前炉次吹炼 中期的最大脱碳氧效率值对“历史脱碳曲线”的特征参数进行替换，得到当前炉次吹炼后期的“参考脱碳曲线”，再对其进行 归一化处理，得到归一化的“参考脱碳曲线”：然后，采用多点校正的方法，计算当前炉次吹炼至各等距离校正点时“参考脱碳 曲线”的脱碳量，并根据计算脱碳量与转炉实际脱碳量的偏差，对熔池碳含量及脱碳曲线参数进行计算与校正，得到“计算脱 碳曲线”；最后，通过逐次迭代计算对“参考脱碳曲线”和“计算脱碳曲线”进行同步更新，进而实现对转炉吹炼后期熔池碳含 量的精准预报.研究表明，改进的指数模型具有较高的准确率，终点碳含量预报误差在0.02%范围内的命中率达到90% 关键词烟气分析：碳含量预报：指数衰减模型：脱碳氧效率：极限碳含量：曲线同步更新 分类号TF711 Modified exponential model for carbon prediction in the end blowing stage of basic oxygen furnace converter LIN Wen-hui.JIAO Shu-qiang.SUN Jian-kun,ZHOU Kai-xiao,LIU Min,SU Xing,LIU Qing 1)State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Technology and Research Center,Xinyu Iron and Steel Group Co.Ltd.,Xinyu 338001,China 3)No.1 Steelmaking Plant,Xinyu Iron and Steel Group Co.Ltd.,Xinyu 338001,China Corresponding author,E-mail:qliu@ustb.edu.cn ABSTRACT Several common models for carbon prediction were discussed based on an off-gas analysis of the basic oxygen furnace (BOF)process,and the basic principles,advantages and disadvantages of three exponential decay models with different correction algorithm were analyzed respectively.An improved exponential model of"critical carbon content fitting +update curves simultaneously"algorithm was established by combining the advantages of previous algorithms.Firstly,the historical decarburization curve in the end blowing stage and the critical carbon content in the bath were obtained by exponentially fitting the decarburization data of historical heats.Secondly,the reference decarburization curve was obtained by replacing the corresponding parameter of the historical decarburization curve with the maximum specific decarburization rate in the middle blowing stage of the real-time heat.Subsequently, the specific decarburization rates of the historical decarburization curve and the reference decarburization curve were converted to dimensionless values within the range of 0 to 1 by normalizing.Then,a multi-point correction method was used to correct the calculation results of the carbon content in the bath and repeatedly modify the key parameters of the calculated decarburization curve,according to 收稿日期：2019-11-23 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51974023江西省重点研发计划资助项目(20171ACE50020)转炉吹炼后期碳含量预报的改进指数模型 林文辉1)，焦树强1)，孙建坤1)，周凯啸1)，刘    敏2)，苏    醒3)，刘    青1) 苣 1) 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083    2) 江西新余钢铁集团有限公司技术中心，新余 338001    3) 江西新余钢铁 集团有限公司第一炼钢厂，新余 338001 苣通信作者，E-mail: qliu@ustb.edu.cn 摘    要    介绍了几种主要的转炉烟气分析碳含量预报模型，并分析了其中的指数衰减模型及其三种改进算法的基本原理和 优缺点. 在综合三种模型优点的基础上，提出了基于“极限碳含量拟合+曲线同步更新”算法的改进指数模型. 首先，利用历史 炉次吹炼后期的脱碳氧效率和碳含量数据，通过指数拟合得到“历史脱碳曲线”和极限碳含量参数；其次，使用当前炉次吹炼 中期的最大脱碳氧效率值对“历史脱碳曲线”的特征参数进行替换，得到当前炉次吹炼后期的“参考脱碳曲线”，再对其进行 归一化处理，得到归一化的“参考脱碳曲线”；然后，采用多点校正的方法，计算当前炉次吹炼至各等距离校正点时“参考脱碳 曲线”的脱碳量，并根据计算脱碳量与转炉实际脱碳量的偏差，对熔池碳含量及脱碳曲线参数进行计算与校正，得到“计算脱 碳曲线”；最后，通过逐次迭代计算对“参考脱碳曲线”和“计算脱碳曲线”进行同步更新，进而实现对转炉吹炼后期熔池碳含 量的精准预报. 研究表明，改进的指数模型具有较高的准确率，终点碳含量预报误差在±0.02% 范围内的命中率达到 90%. 关键词    烟气分析；碳含量预报；指数衰减模型；脱碳氧效率；极限碳含量；曲线同步更新 分类号    TF711 Modified  exponential  model  for  carbon  prediction  in  the  end  blowing  stage  of  basic oxygen furnace converter LIN Wen-hui1) ，JIAO Shu-qiang1) ，SUN Jian-kun1) ，ZHOU Kai-xiao1) ，LIU Min2) ，SU Xing3) ，LIU Qing1) 苣 1) State Key Laboratory of Advanced Metallurgy, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) Technology and Research Center, Xinyu Iron and Steel Group Co. Ltd., Xinyu 338001, China 3) No.1 Steelmaking Plant, Xinyu Iron and Steel Group Co. Ltd., Xinyu 338001, China 苣 Corresponding author, E-mail: qliu@ustb.edu.cn ABSTRACT    Several common models for carbon prediction were discussed based on an off-gas analysis of the basic oxygen furnace (BOF)  process,  and  the  basic  principles,  advantages  and  disadvantages  of  three  exponential  decay  models  with  different  correction algorithm  were  analyzed  respectively.  An  improved  exponential  model  of “ critical  carbon  content  fitting  +  update  curves simultaneously” algorithm was established by combining the advantages of previous algorithms. Firstly, the historical decarburization curve in the end blowing stage and the critical carbon content in the bath were obtained by exponentially fitting the decarburization data of historical heats. Secondly, the reference decarburization curve was obtained by replacing the corresponding parameter of the historical decarburization curve with the maximum specific decarburization rate in the middle blowing stage of the real-time heat. Subsequently, the  specific  decarburization  rates  of  the  historical  decarburization  curve  and  the  reference  decarburization  curve  were  converted  to dimensionless values within the range of 0 to 1 by normalizing. Then, a multi-point correction method was used to correct the calculation results of the carbon content in the bath and repeatedly modify the key parameters of the calculated decarburization curve, according to 收稿日期: 2019−11−23 基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (51974023)；江西省重点研发计划资助项目 (20171ACE50020) 工程科学学报，第 42 卷，第 7 期：854−861，2020 年 7 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, No. 7: 854−861, July 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.11.23.001; http://cje.ustb.edu.cn