张思源等：BP神经网络F钢铝耗的预测模型 517 铝粒进入钢液以后，除了与自由氧发生氧化反应 H进站钢液温度会增加转炉负担，降低炉衬使用寿命， 以外，部分直接进入炉渣、炉气或成为钢液中酸溶铝 因此H进站钢液温度也不宜过高，建议RH进站钢液 将铝粒与钢液中自由氧反应的比例定义为铝脱氧有效 温度控制在1630~1640℃之间. 利用系数，如下式所示： 铝粒加入钢液后通过铝的溶解和铝热反应放热来 Wu理论×100% 达到提高钢液温度的目的，铝的溶解热对钢液温度的 (4) 提升作用较小叨，可忽略不计，因此当吹氧量一定时， 式中，W论为理论铝耗量，W际为实际铝耗量，单位 钢液温度的提升主要靠铝热反应进行，如式(3)所示， 均为kg 其反应焓△H=-1218.8kJmo-.可得 通过式(3)计算，钢中自由氧含量降低0.005%， ,Wu×1000 △H× 理论铝耗量降低0.05625kg,而实际铝耗量降低 △T= 27—×刀51.3×Wu×n Cal×Wmx1000= (5) 0.07~0.08kg,因此铝脱氧有效利用系数为70.31%~ 80.369%. 其中，△T为铝热反应导致的升温变化，℃：W,为加入 该厂平均铝耗为1.359kg,平均RH进站钢液温 铝粒质量，kg:W为钢液质量，t,具体计算按300t计 度、吹氧量以及脱碳结束氧活度分别为1617℃、 算；C为钢液比热容，kJ小kgl.℃. 83.6m3和0.034%.由图7可知，脱碳结束氧活度为 铝热反应放热除了用于钢液升温以外，可能有一 0.035%时，平均铝耗对应的RH进站氧活度在 部分热量以辐射、热传导等方式损失到周围空气或设 0.070%左右，因此为了降低铝耗，应将RH进站氧活 备中.将铝热反应放热量用于钢液升温的比例定义为 度保持在0.070%以下，但过低的RH进站氧活度不利 铝热反应升温利用系数，如下式所示： 于脱碳反应进行，因此建议H进站氧活度控制在 △T题×100% (6) 0.050%-0.070%,脱碳结束氧活度小于0.035% △T理论 3.2RH进站钢液温度和吹氧量对铝耗的影响 其中，△T实际和△T理论分别为1kg铝耗引起钢液温度理 将RH进站氧活度和脱碳结束氧活度分别设定在 论和实际的变化，℃. 0.065%和0.035%，不同吹氧量条件下，RH进站钢液 由式(5)可知，铝耗为1kg时，钢液温度理论上提 温度与铝耗的关系如图8所示. 高36~41℃，与图8反映出来的温度提高值几乎相 2.8 同，说明铝热反应放热损失较小.取1kg铝耗引起钢 一吹氧量0m3 2.6 。一吹氧量50m3 液温度理论变化和实际变化的中值进行计算，可得铝 2.4 4一吹氧量100m 热反应升温利用系数在97.4%左右. 2.2 吹氧量150m ◆一吹氧量200m3 当RH进站钢液温度相同时，铝耗随吹氧量的升 ◆一吹氧量250m3 高而升高，主要是因为吹氧量升高，钢中自由氧含量提 高，脱氧用铝耗量增多.当吹氧量大于100m3时，铝耗 1.6 1.4 升高速度加快，其原因如图9所示 1.2 3.0 ,只吹人升温氧 1.0 ·只吹人脱碳氧 0.8 1590160016101620163016401650 2.5 进站钢液温度℃ 2.0 图8不同吹氧量条件下铝耗和H进站钢液温度的关系 Fig.8 Relationship between aluminum consumption and steel tem- perature before RH under the conditions of different blowing oxygen quantities 由图8可知：当吹氧量一定时，铝耗随H进站钢 50 100150200250300 液温度的升高而降低：当H进站钢液温度小于 吹氧量m3 1630℃时，RH进站钢液温度增加35~40℃，铝耗降低1 图9升温氧和脱碳氧对于铝耗的影响对比 kg左右.当RH进站钢液温度大于1630℃时，铝耗降低 Fig.9 Comparison of the effects of oxygen for decarburization and 趋势减弱.主要是因为随着RH进站钢液温度的升高， temperature on aluminum consumption 升温用铝耗量降低，当钢液温度达到某一值时，不需要 额外加铝升温也能使钢液温度满足下一工序a.因此 吹氧主要有脱碳和升温两个目的圆，图9为只吹 应当控制RH进站钢液温度在1630℃以上，但过高的 入升温氧和只吹入脱碳氧时铝耗对比情况，从图中发张思源等: BP 神经网络 IF 钢铝耗的预测模型 铝粒进入钢液以后，除了与自由氧发生氧化反应 以外，部分直接进入炉渣、炉气或成为钢液中酸溶铝． 将铝粒与钢液中自由氧反应的比例定义为铝脱氧有效 利用系数，如下式所示: η = WAl理论 WAl实际 × 100% ． ( 4) 式中，WAl理论 为理论铝耗量，WAl实际 为实际铝耗量，单位 均为 kg． 通过式( 3) 计算，钢中自由氧含量降低 0. 005% ， 理论 铝 耗 量 降 低 0. 05625 kg，而实际铝耗量降低 0. 07 ～ 0. 08 kg，因此铝脱氧有效利用系数为70. 31% ～ 80. 36% ． 该厂平均铝耗为 1. 359 kg，平均 ＲH 进站钢液温 度、吹 氧 量 以 及 脱 碳 结 束 氧 活 度 分 别 为 1617 ℃、 83. 6 m3 和 0. 034% ． 由图 7 可知，脱碳结束氧活度为 0. 035% 时，平 均 铝 耗 对 应 的 ＲH 进 站 氧 活 度 在 0. 070% 左右，因此为了降低铝耗，应将 ＲH 进站氧活 度保持在 0. 070% 以下，但过低的 ＲH 进站氧活度不利 于脱碳反应进行，因此建议 ＲH 进站氧活度控制在 0. 050% ～ 0. 070% ，脱碳结束氧活度小于 0. 035% ． 3. 2 ＲH 进站钢液温度和吹氧量对铝耗的影响 将 ＲH 进站氧活度和脱碳结束氧活度分别设定在 0. 065% 和 0. 035% ，不同吹氧量条件下，ＲH 进站钢液 温度与铝耗的关系如图 8 所示． 图 8 不同吹氧量条件下铝耗和 ＲH 进站钢液温度的关系 Fig． 8 Ｒelationship between aluminum consumption and steel tem￾perature before ＲH under the conditions of different blowing oxygen quantities 由图 8 可知: 当吹氧量一定时，铝耗随 ＲH 进站钢 液温 度 的 升 高 而 降 低; 当 ＲH 进 站 钢 液 温 度 小 于 1630 ℃时，ＲH 进站钢液温度增加 35 ～ 40 ℃，铝耗降低 1 kg 左右． 当 ＲH 进站钢液温度大于 1630 ℃时，铝耗降低 趋势减弱． 主要是因为随着 ＲH 进站钢液温度的升高， 升温用铝耗量降低，当钢液温度达到某一值时，不需要 额外加铝升温也能使钢液温度满足下一工序［16］． 因此 应当控制 ＲH 进站钢液温度在 1630 ℃ 以上，但过高的 ＲH 进站钢液温度会增加转炉负担，降低炉衬使用寿命， 因此 ＲH 进站钢液温度也不宜过高，建议 ＲH 进站钢液 温度控制在 1630 ～ 1640 ℃之间． 铝粒加入钢液后通过铝的溶解和铝热反应放热来 达到提高钢液温度的目的，铝的溶解热对钢液温度的 提升作用较小［17］，可忽略不计，因此当吹氧量一定时， 钢液温度的提升主要靠铝热反应进行，如式( 3) 所示， 其反应焓 ΔH = － 1218. 8 kJ·mol － 1 ． 可得 ΔT = ΔH × WAl × 1000 27 × η CPsteel × Wsteel × 1000 = 51. 3 × WAl × η Wsteel ． ( 5) 其中，ΔT 为铝热反应导致的升温变化，℃ ; WAl为加入 铝粒质量，kg; Wsteel为钢液质量，t，具体计算按 300 t 计 算; CPsteel为钢液比热容，kJ·kg － 1·℃ － 1 ． 铝热反应放热除了用于钢液升温以外，可能有一 部分热量以辐射、热传导等方式损失到周围空气或设 备中． 将铝热反应放热量用于钢液升温的比例定义为 铝热反应升温利用系数，如下式所示: η' = ΔT实际 ΔT理论 × 100% ． ( 6) 其中，ΔT实际 和 ΔT理论 分别为 1 kg 铝耗引起钢液温度理 论和实际的变化，℃ ． 由式( 5) 可知，铝耗为 1 kg 时，钢液温度理论上提 高 36 ～ 41 ℃，与图 8 反映出来的温度提高值几乎相 同，说明铝热反应放热损失较小． 取 1 kg 铝耗引起钢 液温度理论变化和实际变化的中值进行计算，可得铝 热反应升温利用系数在 97. 4% 左右． 当 ＲH 进站钢液温度相同时，铝耗随吹氧量的升 高而升高，主要是因为吹氧量升高，钢中自由氧含量提 高，脱氧用铝耗量增多． 当吹氧量大于 100 m3 时，铝耗 升高速度加快，其原因如图 9 所示． 图 9 升温氧和脱碳氧对于铝耗的影响对比 Fig． 9 Comparison of the effects of oxygen for decarburization and temperature on aluminum consumption 吹氧主要有脱碳和升温两个目的［18］，图 9 为只吹 入升温氧和只吹入脱碳氧时铝耗对比情况，从图中发 · 715 ·