电弧炉使用直接还原铁炼钢的动态控制方法、系统及装置

1.一种电弧炉使用直接还原铁炼钢的动态控制方法，其特征在于，所述方法包括：S1、冶炼开始，获取电弧炉的冶炼计划数据A、物料成分数据B和设备运行数据C，所述冶炼计划数据A包括目标成分a1、目标温度a2、目标重量a3、目标碱度a4和目标渣系a5，所述物料成分数据B包括金属料成分b1和辅料成分b2，所述设备运行数据C包括炉体散热参数c1、供电档位控制参数c2、供氧档位控制参数c3、燃气档位控制参数c4、喷碳档位控制参数c5、金属料加料控制参数c6和辅料加料控制参数c7；S2、将所述冶炼计划数据A中的目标成分a1、目标温度a2、目标重量a3、目标碱度a4、目标渣系a5，所述物料成分数据B中的金属料成分b1、辅料成分b2和所述设备运行数据C中的炉体散热参数c1输入到冶金模型中，得到理论消耗量；S3、根据所述理论消耗量和所述设备运行数据C中的供电档位控制参数c2、供氧档位控制参数c3、燃气档位控制参数c4、喷碳档位控制参数c5、金属料加料控制参数c6和辅料加料控制参数c7，采用多目标决策方法，调节控制档位后，获取实际消耗量；S4、若所述实际消耗量符合所述理论消耗量，则执行S5，若所述实际消耗量不符合所述理论消耗量，则重复执行S3；S5、当所述实际消耗量符合所述理论消耗量时，获取钢水成分En和钢水温度Tn，若所述钢水成分En符合所述冶炼计划数据A中的目标成分a1，并且所述钢水温度Tn符合所述冶炼计划数据A中的目标温度a2，则冶炼结束，否则执行S6；S6、将所述钢水成分En替换所述冶炼计划数据A中的目标成分a1，所述钢水温度Tn替换所述冶炼计划数据A中目标温度a2，重复S2~S5，直至冶炼结束。 2.根据权利要求1所述的电弧炉使用直接还原铁炼钢的动态控制方法，其特征在于，所述理论消耗量包括理论金属料重量Mn、理论气体消耗量Gn、理论碳素消耗Kn、理论辅料消耗Fn和理论供电量Pn。 3.根据权利要求1所述的电弧炉使用直接还原铁炼钢的动态控制方法，其特征在于，所述冶金模型包括冶金物料平衡计算方法和热量平衡计算方法；所述冶金物料平衡计算方法如公式（1）所示， （1）式中， 为各个输入物料和目标成分的重量， 为各个输出物料和目标成分的重量；所述热量平衡计算方法如公式（2）所示， （2）式中， 为目标温度下各物料反应放出的热量， 为目标温度下各物料反应吸收的热量。 4.根据权利要求1所述的电弧炉使用直接还原铁炼钢的动态控制方法，其特征在于，所述多目标决策方法包括线性加权和法、分层序列法、直接求非劣解法、目标规划法、层次分析法、多目标群决策、模糊决策中任意一种或多种的组合方法。 5.根据权利要求1所述的电弧炉使用直接还原铁炼钢的动态控制方法，其特征在于，所述实际消耗量符合所述理论消耗量的判断标准为：实际消耗量为理论消耗量的90%~110%。 6.根据权利要求1所述的电弧炉使用直接还原铁炼钢的动态控制方法，其特征在于，所述电弧炉包括50~300t的超高功率电弧炉、水平废钢预热电弧炉、阶梯式废钢预热电弧炉、竖式电弧炉和双炉壳电弧炉。 7.根据权利要求1所述的电弧炉使用直接还原铁炼钢的动态控制方法，其特征在于，所述目标成分a1包括钢水中碳、硅、锰、磷和硫的含量。 8.一种电弧炉使用直接还原铁炼钢的动态控制系统，其特征在于，所述系统包括：第一获取模块，用于获取电弧炉的冶炼计划数据A、物料成分数据B和设备运行数据C，所述冶炼计划数据A包括目标成分a1、目标温度a2、目标重量a3、目标碱度a4和目标渣系a5，所述物料成分数据B包括金属料成分b1和辅料成分b2，所述设备运行数据C包括炉体散热参数c1、供电档位控制参数c2、供氧档位控制参数c3、燃气档位控制参数c4、喷碳档位控制参数c5、金属料加料控制参数c6和辅料加料控制参数c7；理论计算模块，用于将所述冶炼计划数据A中的目标成分a1、目标温度a2、目标重量a3、目标碱度a4、目标渣系a5，所述物料成分数据B中的金属料成分b1、辅料成分b2和所述设备运行数据C中的炉体散热参数c1输入到冶金模型中，得到理论消耗量；第二获取模块，用于根据所述理论消耗量和所述设备运行数据C中的供电档位控制参数c2、供氧档位控制参数c3、燃气档位控制参数c4、喷碳档位控制参数c5、金属料加料控制参数c6和辅料加料控制参数c7，采用多目标决策方法，调节控制档位后，获取实际消耗量；第一判断模块，用于若所述实际消耗量符合所述理论消耗量，则进行下一步，若所述实际消耗量不符合所述理论消耗量，则重复上一步；第二判断模块，用于当所述实际消耗量符合所述理论消耗量时，获取钢水成分En和钢水温度Tn，若所述钢水成分En符合所述冶炼计划数据A中的目标成分a1并且所述钢水温度Tn符合所述冶炼计划数据A中的目标温度a2，则冶炼结束，否则进行下一步；数据替换模块，用于将所述钢水成分En替换所述冶炼计划数据A中的目标成分a1，所述钢水温度Tn替换所述冶炼计划数据A中目标温度a2，重复S2~S5，直至冶炼结束。 9.一种电弧炉使用直接还原铁炼钢的动态控制装置，其特征在于，所述装置包括金属料加料系统、计算机控制系统、喷粉系统、冶炼系统和气源，所述电弧炉使用直接还原铁炼钢的动态控制装置实现如权利要求1-7中任一项所述电弧炉使用直接还原铁炼钢的动态控制方法中的步骤。 10.根据权利要求9所述的电弧炉使用直接还原铁炼钢的动态控制装置，其特征在于，所述金属料加料系统包括直接还原铁料仓、金属料料仓、链板机、传送装置、传送通道和氢基直还铁；所述计算机控制系统包括计算机，PLC控制柜，线缆和集线器；所述喷粉系统包括碳粉喷射罐，辅料喷射罐，碳粉控制阀组和辅料控制阀组；所述冶炼系统包括电弧炉、电极、辅料喷枪、碳粉喷枪、燃气枪、氧枪和底吹元件；所述气源包括气体储罐、气体控制阀组、气体管道阀组1和气体管道阀组2。