CN115184341A - 铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法、装置、存储介质和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法、装置、存储介质和设备，其中，在线分析方法根据不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

和流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息，计算得到铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水总重量以及铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水中的元素i的平均含量信息。由此，实现了对整个排放周期内任意检测时刻的铁水罐中的铁水的重量和化学成分的在线分析，且该方法实时快速，从而为钢铁冶炼中铁水罐内熔体铁水的化学成分的在线检测分析提供关键技术支撑。

Description

铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法、装置、存储介质 和设备

技术领域

本发明属于高温熔体成分检测技术领域，具体涉及一种铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法、装置、存储介质和设备。

背景技术

高炉铁水是炼钢工序的主要原料，铁水的化学成分对炼钢前铁水预处理所需熔剂量以及钢铁冶炼质量至关重要。目前，铁水罐内熔融铁水化学成分常采用人工取样制样后的实验室离线分析的方法，离线检测过程耗时较长，检测结果严重滞后，而且由于铁水排放周期内铁水化学成分的差异，导致取样检测存在取样代表性问题，无法及时有效的反馈铁水罐内熔融铁水化学成分信息。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法。该方法实现了对整个排放周期内任意检测时刻的铁水罐中的铁水的重量和化学成分的在线分析，且该方法实时快速，从而为钢铁冶炼中铁水罐内熔体铁水的化学成分的在线检测分析提供关键技术支撑。

本发明第二目的在于提出一种计算机可读存储介质。

本发明第三目的在于提出一种分析设备。

本发明第四目的在于提出一种铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析装置。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面提出了一种铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)在铁水流入铁水罐的过程中，获取不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

以及流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

(2)根据所述不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

计算得到铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水总重量

以及所述根据不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

和不同时刻对应的流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

计算得到铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水中的元素i的平均含量

信息。

根据本发明实施例的铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法，该方法根据不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

和流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

计算得到铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水总重量

以及铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水中的元素i的平均含量

信息。由此，实现了对整个排放周期内任意检测时刻的铁水罐中的铁水的重量和化学成分的在线分析，且该方法实时快速，从而为钢铁冶炼中铁水罐内熔体铁水的化学成分的在线检测分析提供关键技术支撑。

另外，根据本发明上述实施例的铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，在步骤(1)中，采用在线成分分析仪获取不同时刻对应的流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，采用流量计获取不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，在铁水排放周期内，间隔2-6分钟获取不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

以及流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，在铁水排放周期内，至少获取20个不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

以及流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述元素i为Si、S、Mn、Ti、Cu、P、Sn、As和C中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述铁水排放周期内，任意检测时刻t_k时流入铁水罐中铁水总重量

的计算公式为：

其中，Δt₁＝t₁-t₀，Δt₂＝t₂-t₁，Δt_k＝t_k-t_k-1，t₀表示起始检测时刻，t₁表示第一检测时刻，t₂表示第二检测时刻，t_k-1表示第k-1检测时刻，t_k表示第k检测时刻。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述铁水排放周期内，任意时刻t_k时流入铁水罐中铁水中的元素i的总重量为：

其中，Δt₁＝t₁-t₀，Δt₂＝t₂-t₁，Δt_k＝t_k-t_k-1，t₀表示起始检测时刻，t₁表示第一检测时刻，t₂表示第二检测时刻，t_k-1表示第k-1检测时刻，t_k表示第k检测时刻；

则所述铁水排放周期内，任意时刻t_k时流入铁水罐中铁水中元素i的含量为：

本发明的再一个方面，本发明提出了一种计算机可读存储介质，根据本发明的实施例，该计算机可读存储介质上存储有铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析程序，该铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析程序被处理器执行时实现根据上述铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法。

本发明的第三个方面，本发明提出了一种分析设备，根据本发明的实施例，该分析设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析程序，所述处理器执行所述铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析程序时，实现根据上述铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法。

本发明的第四个方面，本发明提出了一种铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析装置，该装置包括：

获取模块，用于获取不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

以及流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

计算模块，用于根据所述不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

计算得到铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水总重量

以及所述根据不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

和不同时刻对应的流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

计算得到铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水中的元素i的平均含量

信息。

根据本发明实施例的铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析装置，实现了对整个排放周期内任意检测时刻的铁水罐中的铁水的重量和化学成分的在线分析，且该方法实时快速，从而为钢铁冶炼中铁水罐内熔体铁水的化学成分的在线检测分析提供关键技术支撑。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法的流程示意图；

图2为实施例1中的流量计获取的铁水流量随时间变化示意图；

图3为实施例1中的铁水中Mn元素含量随时间变化示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的一个方面，本发明提出了一种铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法。根据本发明的实施例，参考附图1，所述方法包括：

S100：在铁水流入铁水罐的过程中，获取不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

以及流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

具体地，本发明实施例采用在线成分分析仪获取不同时刻对应的流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

上述含量信息

指的是质量百分比信息。

在线成分分析仪通过光学系统将高能脉冲激光聚焦于待测高温熔融铁水，产生等离子体，然后通过光谱探测器探测等离子体信号光光谱数据，最后通过对光谱的数据处理，实现对流入铁水罐前的铁水成分的在线检测，可获取铁水中某一设定元素或者某几种设定元素的含量信息。

需要说明的是，在线成分分析仪可以每秒二十次的频率对物体表面中含有的设定成分的含量进行检测，但是由于现场生产需要以及分析仪自身高频次检测限制的原因，本发明中设定每间隔2-6分钟对流入铁水罐前的铁水中的某一设定元素或者某几种设定元素的含量进行检测一次，从而获取不同时刻对应的流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

同样地，本发明中设定每间隔2-6分钟对流入铁水罐中的铁水流量信息进行检测一次，从而获得不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

具体地，上述元素i为在线成分分析仪中设定的元素，在线成分分析仪只能对设定的元素的含量进行检测，例如设定的元素i可以为Si、S、Mn、Ti、Cu、P、Sn、As和C中的至少一种。

S200：根据所述不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

计算得到铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水总重量

以及所述根据不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

和不同时刻对应的流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

计算得到铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水中的元素i的平均含量

信息。

具体地，所述铁水排放周期内，任意检测时刻t_k时流入铁水罐中铁水总重量

的计算公式为：

其中，Δt₁＝t₁-t₀，Δt₂＝t₂-t₁，Δt_k＝t_k-t_k-1，t₀表示起始检测时刻，t₁表示第一检测时刻，t₂表示第二检测时刻，t_k-1表示第k-1检测时刻，t_k表示第k检测时刻。

需要说明的是，本发明实施例中，将任意检测时刻t_k与该检测时刻之前且与其相邻的检测时刻t_k-1看成是一小段，即Δt_k＝t_k-t_k-1，然后将该小段检测时间与该检测时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

相乘，便得到该小段检测时间内流入铁水罐中铁水总重量。例如，第一检测时刻t₁与起始检测时刻t₀之间的时间为Δt₁＝t₁-t₀，而第一检测时刻对应的铁水流量信息为

二者相乘变得到了第一检测时刻t₁与起始检测时刻t₀之间的流入铁水罐中铁水总重量

再例如，第二检测时刻t₂与第一检测时刻t₁之间的时间为Δt₂＝t₂-t₁，而第二检测时刻对应的铁水流量信息为

二者相乘变得到了第二检测时刻t₂与第一检测时刻t₁之间的流入铁水罐中铁水总重量

最后将各检测小段的流入铁水罐中铁水重量相加，便得到了从起始检测时间到第k检测时刻之间的流入铁水罐中铁水总重量，如上述公式所示。

具体地，所述铁水排放周期内，任意时刻t_k时流入铁水罐中铁水中的元素i的总重量为：

其中，Δt₁＝t₁-t₀，Δt₂＝t₂-t₁，Δt_k＝t_k-t_k-1，t₀表示起始检测时刻，t₁表示第一检测时刻，t₂表示第二检测时刻，t_k-1表示第k-1检测时刻，t_k表示第k检测时刻；

则所述铁水排放周期内，任意时刻t_k时流入铁水罐中铁水中元素i的含量为：

如前所述，本发明实施例中，将任意检测时刻t_k与该检测时刻之前且与其相邻的检测时刻t_k-1看成是一小段，即Δt_k＝t_k-t_k-1，然后将该小段检测时间与该检测时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

以及该检测时刻对应的流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

相乘，便得到该小段检测时间内流入铁水罐中铁水中的元素i的总重量。例如，第一检测时刻t₁与起始检测时刻t₀之间的时间为Δt₁＝t₁-t₀，而第一检测时刻对应的铁水流量信息为

第一检测时刻对应的铁水中的元素i的含量信息为

三者相乘变得到了第一检测时刻t₁与起始检测时刻t₀之间的流入铁水罐中铁水中的元素i的总重量

再例如，第二检测时刻t₂与第一检测时刻t₁之间的时间为Δt₂＝t₂-t₁，而第二检测时刻对应的铁水流量信息为

第二检测时刻对应的铁水中的元素i的含量信息为

三者相乘便得到了第二检测时刻t₂与第一检测时刻t₁之间的流入铁水罐中铁水中的元素i的总重量

最后将各检测小段的流入铁水罐中铁水中的元素i的重量相加，便得到了从起始检测时间到第k检测时刻之间的流入铁水罐中铁水中的元素i的总重量，如上述公式所示。

具体地，在步骤S100中，在铁水排放周期内，至少获取20个不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

以及流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

由此，才能确保计算得到的铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水总重量

以及铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水中的元素i的平均含量

信息的准确性。可以理解的是，检测次数越多，计算得到的结果的准确性越高。

根据本发明实施例的铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法，该方法根据不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

和流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

计算得到铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水总重量

以及铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水中的元素i的平均含量

信息。由此，实现了对整个排放周期内任意检测时刻的铁水罐中的铁水的重量和化学成分的在线分析，且该方法实时快速，从而为钢铁冶炼中铁水罐内熔体铁水的化学成分的在线检测分析提供关键技术支撑。

本发明的再一个方面，本发明提出了一种计算机可读存储介质，根据本发明的实施例，该计算机可读存储介质上存储有铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析程序，该铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析程序被处理器执行时实现根据上述铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法。

本发明的第三个方面，本发明提出了一种分析设备，根据本发明的实施例，该分析设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析程序，所述处理器执行所述铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析程序时，实现根据上述铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法。

本发明的第四个方面，本发明提出了一种铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析装置，该装置包括：

获取模块，用于获取不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

以及流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

计算模块，用于根据所述不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

计算得到铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水总重量

以及所述根据不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

和不同时刻对应的流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

计算得到铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水中的元素i的平均含量

信息。

根据本发明实施例的铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析装置，实现了对整个排放周期内任意检测时刻的铁水罐中的铁水的重量和化学成分的在线分析，且该方法实时快速，从而为钢铁冶炼中铁水罐内熔体铁水的化学成分的在线检测分析提供关键技术支撑。

需要说明的是，本发明实施例的铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析装置的具体实现方式与本发明实施例的铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

下面详细描述本发明的实施例，需要说明的是下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

本实施例提供一种铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法，包括如下步骤：

1)在铁水流入铁水罐的过程中，采用在线成分分析仪获取不同时刻对应的流入铁水罐前的铁水中的元素Mn的含量信息

如表1所示。铁水中Mn元素含量随时间变化示意图如附图3所示。

在铁水流入铁水罐的过程中，采用流量计获取不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

如表2所示。流量计获取的铁水流量随时间变化示意图如附图2所示。

表1

表1续

表1续

表1续

表2

表2续

表2续

表2续

2)根据表2中的不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

计算在检测时刻t_k＝120min时流入铁水罐中铁水总重量

3)根据表1中的不同时刻对应的流入铁水罐前的铁水中的元素Mn的含量信息

计算在检测时刻t_k＝120min时流入铁水罐中铁水中的元素Mn的总重量：

从而计算在检测时刻t_k＝120min时流入铁水罐中铁水中元素i的含量为：

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法，其特征在于，包括：

(1)在铁水流入铁水罐的过程中，获取不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

以及流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

(2)根据所述不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

计算得到铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水总重量

以及所述根据不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

和不同时刻对应的流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

计算得到铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水中的元素i的平均含量

信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，采用在线成分分析仪获取不同时刻对应的流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，采用流量计获取不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，在铁水排放周期内，间隔2-6分钟获取不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

以及流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，在铁水排放周期内，至少获取20个不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

以及流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述元素i为Si、S、Mn、Ti、Cu、P、Sn、As和C中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述铁水排放周期内，任意检测时刻t_k时流入铁水罐中铁水总重量

的计算公式为：

其中，Δt₁＝t₁-T₀，Δt₂＝T₂-t₁，Δt_k＝t_k-t_k-1，t₀表示起始检测时刻，t₁表示第一检测时刻，t₂表示第二检测时刻，t_k-1表示第k-1检测时刻，t_k表示第k检测时刻。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述铁水排放周期内，任意时刻t_k时流入铁水罐中铁水中的元素i的总重量为：

其中，Δt₁＝t₁-t₀，Δt₂＝t₂-t₁，Δt_k＝t_k-t_k-1，t₀表示起始检测时刻，t₁表示第一检测时刻，t₂表示第二检测时刻，t_k-1表示第k-1检测时刻，t_k表示第k检测时刻；

则所述铁水排放周期内，任意时刻t_k时流入铁水罐中铁水中元素i的含量为：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析程序，该铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析程序被处理器执行时实现根据权利要求1-8中任一项所述的铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法。

10.一种分析设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析程序，所述处理器执行所述铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析程序时，实现根据权利要求1-8中任一项所述的铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析方法。

11.一种铁水罐内熔融铁水化学成分的在线分析装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

以及流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

计算模块，用于根据所述不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

计算得到铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水总重量

以及所述根据不同时刻对应的流入铁水罐中的铁水流量信息

和不同时刻对应的流入铁水罐前的铁水中的元素i的含量信息

计算得到铁水排放周期内任意检测时刻t_k时铁水罐中铁水中的元素i的平均含量

信息。

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