一种铝镇静钢LF精炼四元终渣设计及配料联动优化方法、设备及介质与流程

本技术涉及钢铁冶金炉外精炼，特别涉及一种铝镇静钢lf精炼四元终渣设计及配料联动优化方法、设备及介质。

背景技术：

1、lf精炼又称钢包炉精炼，是钢水炉外精炼过程中的重要工序，通常用于实现钢水升温、成分微调、脱硫、夹杂物控制以及钢水洁净度改善等目的。在铝镇静钢lf精炼过程中，炉渣与钢水之间持续发生脱氧、脱硫以及钙、镁等元素的传质和平衡反应，炉渣成分不仅影响炉渣自身的粘度、表面张力和相态，还影响钢水中氧、钙、镁等元素的平衡状态。因此，合理确定与目标钢水成分相匹配的终渣成分，是控制铝镇静钢lf精炼过程和钢水质量的重要环节。

2、对于铝镇静钢，cao-sio2-al2o3-mgo四元渣系是一类常用的lf精炼渣系。现有技术中，已经可以根据钢水成分、精炼温度以及炉渣组元含量，利用钢渣平衡关系计算与钢水相平衡的炉渣成分或者钢水中平衡氧、平衡钙和平衡镁等参数，也可以进一步计算炉渣粘度、炉渣表面张力、炉渣组元活度以及炉渣相态等理化性质，以辅助进行炉渣成分设计。

3、然而，铝镇静钢lf精炼终渣设计通常涉及多个相互关联的评价指标。例如，候选终渣不仅需要满足炉渣组元含量、粘度和相区位置等基本工艺要求，还可能需要兼顾炉渣表面张力以及钢水中平衡氧、平衡钙和平衡镁等钢渣平衡状态。当多个候选终渣均满足基本工艺约束时，仅根据单一评价参数或者分别设置各评价参数的取值范围，难以进一步反映不同候选终渣对于多个工艺目标的综合匹配程度，从而不利于从多个可行候选终渣中确定更适合当前精炼条件的目标终渣设计结果。

4、另一方面，现有lf精炼配料技术已经可以根据目标炉渣成分、配料物料成分、物料加入量以及质量守恒关系进行配料计算，并可以通过优化计算确定相应的物料加入量。但是，目标终渣设计与配料计算通常属于两个相对独立的处理环节。在现场物料种类、物料成分以及可用量发生变化时，如何直接以经多项冶金评价确定的目标终渣设计结果为约束或优化目标，根据当前可用物料自动确定与其相匹配的配料方案，仍需要进一步解决。

5、此外，根据目标终渣设计结果确定各配料物料加入量时，需要建立各配料物料对不同炉渣组元的有效贡献与目标终渣组成之间的质量守恒关系。其中，物料实际收得情况、出钢带渣等生产因素均可能影响配料物料加入量与最终炉渣组成之间的对应关系。当持续采用固定的配料计算参数时，按照所确定配料方案进行lf精炼后得到的实际终渣成分可能偏离目标终渣设计结果。若不能根据实际执行的配料数据和实际终渣成分对相应配料计算参数进行修正，则上述生产条件变化难以及时反映至后续炉次的配料计算过程中。

6、因此，如何针对铝镇静钢lf精炼的cao-sio2-al2o3-mgo四元渣系，在满足基本冶金工艺约束的基础上综合评价多个候选终渣，将所确定的目标终渣设计结果直接转化为适应现场物料条件的配料方案，并利用实际生产数据修正目标终渣设计结果与配料物料加入量之间的计算关系，是现有技术仍有待进一步解决的问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种铝镇静钢lf精炼四元终渣设计及配料联动优化方法、设备及介质，以解决现有铝镇静钢lf精炼四元终渣设计过程中，目标终渣确定环节难以兼顾多个冶金评价指标，目标终渣设计结果难以直接转化为适应现场物料条件的配料方案，并且难以根据实际生产数据修正目标终渣设计结果与配料物料加入量之间计算关系的问题。

2、本技术在第一方面提供一种铝镇静钢lf精炼四元终渣设计及配料联动优化方法，包括：获取待精炼铝镇静钢水的目标钢水成分、目标精炼温度、目标终渣中cao的取值范围以及mgo的取值范围，所述目标钢水成分至少包括al含量和si含量；在所述cao的取值范围和所述mgo的取值范围内确定多组cao候选含量和mgo候选含量，并基于所述目标钢水成分、所述目标精炼温度以及所述铝镇静钢水与cao-sio2-al2o3-mgo四元炉渣之间的钢渣平衡关系，分别确定与各组所述cao候选含量和所述mgo候选含量对应的al2o3候选含量和sio2候选含量，形成多个cao-sio2-al2o3-mgo四元候选终渣成分；分别确定各所述候选终渣成分对应的炉渣粘度、炉渣表面张力以及钢渣平衡评价参数，根据预设工艺约束对多个所述候选终渣成分进行筛选，从所述炉渣粘度、所述炉渣表面张力以及所述钢渣平衡评价参数所包括的各项参数中选取至少两个参数作为评分维度，分别确定筛选后的各所述候选终渣成分在各所述评分维度下的子评分，根据各所述子评分及对应的权重确定综合评分，并根据所述综合评分确定目标终渣设计结果，所述目标终渣设计结果包括目标终渣成分或目标终渣成分范围；获取配料物料信息，所述配料物料信息至少包括各配料物料的成分和可用量，基于具有配料计算修正参数的配料计算模型，根据所述目标终渣设计结果确定各炉渣组元对应的目标配料约束，并在物料可用量约束和炉渣组元质量守恒约束下，求解满足所述目标配料约束的各所述配料物料的加入量，得到配料方案；获取按照所述配料方案进行lf精炼后得到的实际终渣成分，确定所述实际终渣成分与所述目标终渣设计结果之间的终渣成分偏差，更新所述配料计算模型中的至少一个配料计算修正参数，将更新后的所述配料计算修正参数用于后续炉次的配料方案生成。

3、进一步地，基于所述目标钢水成分、所述目标精炼温度以及所述铝镇静钢水与cao-sio2-al2o3-mgo四元炉渣之间的钢渣平衡关系，分别确定与各组所述cao候选含量和所述mgo候选含量对应的al2o3候选含量和sio2候选含量，包括：根据所述目标钢水成分确定钢水中至少一个组元的活度；基于所述目标精炼温度、所述钢水中至少一个组元的活度、炉渣组元活度以及对应的钢渣平衡反应关系，确定与各组所述cao候选含量和所述mgo候选含量对应的al2o3候选含量和sio2候选含量。

4、进一步地，所述钢渣平衡评价参数包括钢水中平衡氧含量、钢水中平衡钙含量和钢水中平衡镁含量中的至少一种；所述预设工艺约束包括炉渣组元含量约束、炉渣粘度约束、钢渣平衡评价参数约束和相图相区约束中的至少一种；根据所述预设工艺约束对多个所述候选终渣成分进行筛选，包括：将各所述候选终渣成分映射至cao-sio2-al2o3-mgo四元渣系的等温液相线相图，确定各所述候选终渣成分对应的相区位置；将不满足所述预设工艺约束的候选终渣成分排除，并将满足所述预设工艺约束的候选终渣成分作为参与综合评分的候选终渣成分。

5、更进一步地，所述评分维度还包括根据所述候选终渣成分在所述等温液相线相图中的相区位置确定的相图评价参数；分别确定参与综合评分的各所述候选终渣成分在各所述评分维度下的子评分，包括：针对各所述评分维度，获取对应的目标值或目标范围；对于具有目标值的评分维度，根据候选终渣成分对应的评价参数与所述目标值之间的偏差确定对应的子评分；对于具有目标范围的评分维度，根据候选终渣成分对应的评价参数与所述目标范围之间的匹配程度确定对应的子评分；对各所述子评分进行归一化处理，并根据归一化后的各所述子评分及对应的权重确定所述综合评分。

6、更进一步地，根据所述综合评分确定所述目标终渣设计结果，包括：按照所述综合评分对参与综合评分的多个候选终渣成分进行排序；将综合评分最高的候选终渣成分确定为所述目标终渣成分；或者，将综合评分满足预设评分条件的多个候选终渣成分确定为目标终渣候选成分，并根据多个所述目标终渣候选成分中各炉渣组元的含量分布确定对应炉渣组元的目标含量范围，以得到所述目标终渣成分范围。

7、进一步地，根据所述目标终渣设计结果确定各炉渣组元对应的目标配料约束，并求解各所述配料物料的加入量，包括：以各所述配料物料的加入量作为待求解变量；基于各所述配料物料中cao、sio2、al2o3和mgo的含量、各所述配料物料的加入量以及所述配料计算修正参数，按照炉渣组元质量守恒关系确定各所述配料物料对cao、sio2、al2o3和mgo各炉渣组元的组元贡献量；当所述目标终渣设计结果包括所述目标终渣成分时，根据所述目标终渣成分中各炉渣组元的目标含量确定对应炉渣组元的目标配料约束；当所述目标终渣设计结果包括所述目标终渣成分范围时，根据所述目标终渣成分范围中各炉渣组元对应的目标含量范围确定对应炉渣组元的目标配料约束；在所述物料可用量约束和所述炉渣组元质量守恒约束下，求解使各炉渣组元的所述组元贡献量满足对应目标配料约束的各所述配料物料的加入量。

8、更进一步地，所述配料物料信息还包括各所述配料物料的单价；求解各所述配料物料的加入量时，还设置总渣量约束和单种配料物料加入量约束中的至少一种；当满足所述目标配料约束的各所述配料物料的加入量存在多组可行解时，根据各组所述可行解中各所述配料物料的加入量及对应单价确定对应的总物料成本，并以降低所述总物料成本为优化目标，从多组所述可行解中确定至少一组推荐配料方案。

9、进一步地，在获取所述实际终渣成分之后，还包括：确定所述实际终渣成分与所述目标终渣设计结果之间的所述终渣成分偏差，并根据所述终渣成分偏差生成当前炉次的目标终渣实现评价结果；获取当前炉次或者多个历史炉次中实际执行的各所述配料物料的加入量，并基于各所述配料物料的成分、实际执行的各所述配料物料的加入量以及对应的实际终渣成分，按照所述炉渣组元质量守恒关系确定所述配料计算修正参数的参数估计值；根据所述参数估计值更新所述配料计算模型中的配料物料收得率系数和/或出钢带渣修正参数；将更新后的所述配料物料收得率系数和/或所述出钢带渣修正参数用于后续炉次的配料计算模型，以重新建立目标终渣设计结果与各所述配料物料的加入量之间的对应关系，并生成后续炉次的配料方案。

10、本技术第二方面提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述任一种铝镇静钢lf精炼四元终渣设计及配料联动优化方法。

11、本技术第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种铝镇静钢lf精炼四元终渣设计及配料联动优化方法。

12、与现有技术相比，上述技术方案至少具有如下有益效果：本技术针对铝镇静钢lf精炼的cao-sio2-al2o3-mgo四元终渣，根据目标钢水状态及钢渣平衡关系形成多个候选终渣，并在满足预设工艺约束的候选终渣中结合多个冶金评价参数进行综合评价，以确定与当前精炼条件相匹配的目标终渣设计结果；进一步将所述目标终渣设计结果直接转化为各炉渣组元的配料约束，根据现场配料物料的组成、可用量及配料计算修正参数，在炉渣组元质量守恒关系下求解各配料物料的加入量，并利用实际生产结果对所述配料计算修正参数进行更新。通过将候选终渣综合评价、目标终渣确定、配料物料加入量求解以及实际生产结果反馈关联在同一技术流程中，一方面能够减少仅依据单一炉渣参数确定终渣所造成的评价片面性，另一方面能够使经冶金评价确定的目标终渣直接对应于当前现场物料条件下的配料方案，并使后续炉次的配料计算关系能够随实际生产条件进行修正，从而提高终渣设计结果与实际配料过程之间的适配程度。

13、上述各技术方案还具有如下优点：通过进一步基于钢水组元活度、炉渣组元活度及钢渣平衡反应关系确定候选终渣组成，并结合炉渣组元含量、粘度、钢渣平衡评价参数及相图相区等条件进行预筛选，可以在综合评分前排除不满足基本冶金工艺要求的候选终渣；通过针对不同评价参数设置目标值或目标范围并对相应子评分进行归一化和加权，可以降低不同评价参数量纲及数值范围差异对综合评价结果的影响，并支持从多个可行候选终渣中确定单一目标终渣成分或目标终渣成分范围；通过基于各配料物料对目标炉渣组元的贡献量建立目标配料约束，并在存在多组可行配料解时结合物料成本确定推荐配料方案，可以在满足目标终渣组成要求的基础上进一步兼顾现场物料约束；通过结合实际执行的物料加入量、物料组成及实际终渣成分估计并更新配料物料收得率系数和/或出钢带渣修正参数，可以使配料计算参数的调整具有相应的实际生产数据依据，提高后续炉次配料计算对物料收得情况及出钢带渣条件变化的适应性。