炼钢新工艺过程控制模型研究与应用

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1、宝钢BRP炼钢新工艺过程控制模型研究与应用郭亚芬杜斌陈军鹏谢树元(宝钢研究院（技术中心）上海)[摘要]本文介绍宝钢转炉脱磷/脱碳BRP新工艺过程控制模型研发和应用。运用冶金机理、统计回归、神经元网络等多种方法，结合宝钢生产实践经验，研发了转炉脱磷/脱碳新工艺成套过程控制模型，并投入生产应用，使炼钢生产更规范、稳定、低耗、高效。[关键词]过程控制模型；转炉炼钢；神经元网络1引言转炉炼钢过程控制模型是全自动炼钢的关键技术，是集自动控制、冶金机理、生产工艺、数学建模、人工智能、数字仿真、计算机等多种技术于一体的高难度复杂技术。宝钢在上世纪90年代以

2、二炼钢建造、一炼钢三电改造为契机，把炼钢这一复杂过程分解为多个控制对象或子过程，并分别建模，成功地研制开发了拥有自主知识产权的转炉常规冶炼成套模型，实现了转炉炼钢的全过程自动控制，从而使炼钢生产过程更规范、稳定、低耗、高效。2003年宝钢股份是国内第一个开发“双联法”新工艺（BRP）转炉脱磷、脱碳炼钢的钢铁公司。双联法是采用两座转炉双联作业，一座进行铁水脱磷操作，称为脱磷炉，另一座接受来自脱磷炉的低磷半钢水进行脱碳升温操作，称为脱碳炉。这种炼钢方法可以实现少渣冶炼，有利于经济地冶炼低磷、超低磷钢及高碳钢、合金钢，能有效改善钢的质量，提高钢的纯

3、净度和产品质量的稳定性。针对转炉脱磷/脱碳BRP新工艺，宝钢又研发了相对应的过程控制模型，转炉脱磷/脱碳成套过程控制模型已于2004年10月－2005年4月陆续投入运行，模型起到生产指导和控制作用。目前宝钢一炼钢计算机系统能同时运行常规炉、脱磷炉、脱碳炉三套过程控制模型，从而使不同生产工艺不同的控制模型能有序有效地控制炼钢生产过程。2.炼钢模型简介转炉炼钢是一个非常复杂的多元多相高温状态下进行的非线性的物理化学反应过程，存在很多不确定的因素，且难以获得准确连续的检测信息，因此，纯理论模型很难精确反映转炉炼钢过程。我们根据炼钢生产特点，运用冶金

4、机理、统计回归、神经元网络、人工智能等多种方法，结合宝钢生产实践经验，研发了常规炉/脱磷炉/脱碳炉三套过程控制模型。宝钢一、二炼钢300吨和250吨转炉，采用顶底复吹方式，由过程计算机系统进行炼钢全过程的生产指导、生产控制和生产实绩收集。过程控制模型贯穿整个转炉吹炼过程，按工艺流程主要进行转炉液面计算、副原料计算、副原料投入分配计算、副枪测定氧量计算、冷却材计算、总吹氧量计算、合金最小成本投入量计算、钢水成分预报，实时推算钢水温度和钢水碳含量等，进行吹止控制。3.炼钢模型原理宝钢针对常规炉、脱磷炉、脱碳炉三种炼钢工艺自主研发的离线在线转炉模型

5、有20多个，郭亚芬宝钢研究院自动化研究所；Tel：-2186；9E_Mail:guoyf@baosteel.com宝钢有一支技术力量长期耕耘在炼钢领域从事过程控制模型跟踪、优化、研发工作，使模型适合不断改进的生产工艺，以确保炼钢生产的产量和质量。下面介绍宝钢近几年针对BRP新工艺研发和优化改进的几个主要的转炉过程控制模型。转炉过程控制模型结构见图1。郭亚芬宝钢研究院自动化研究所；Tel：-2186；9E_Mail:guoyf@baosteel.com郭亚芬宝钢研究院自动化研究所；Tel：-2186；9E_Mail:guoyf@baosteel

6、.com人工要求前炉出钢终了副原料计算模型吹炼Pattern控制氧枪高度控制氧流量控制元素目标收得率合金最小成本模型合金郭亚芬宝钢研究院自动化研究所；Tel：-2186；9E_Mail:guoyf@baosteel.com郭亚芬宝钢研究院自动化研究所；Tel：-2186；9E_Mail:guoyf@baosteel.com液面计算模型静态控制计算投入副枪氧枪高测定郭亚芬宝钢研究院自动化研究所；Tel：-2186；9E_Mail:guoyf@baosteel.com模型副原料投入时刻计算参考炉数据氧流量控制度吹炼控制结束郭亚芬宝钢

7、研究院自动化研究所；Tel：-2186；9E_Mail:guoyf@baosteel.com主原料装入吹炼开始郭亚芬宝钢研究院自动化研究所；Tel：-2186；9E_Mail:guoyf@baosteel.com三种转炉吹炼方式常规炉脱磷炉脱碳炉送氧量一定值副测碳、温动态计算模型追加冷材副测后氧量吹止成分静态学习计算模型郭亚芬宝钢研究院自动化研究所；Tel：-2186；9E_Mail:guoyf@baosteel.com人工要求模型参数维护实绩文件模型文件合金收得率模型郭亚芬宝钢研究院自动化研究所；Tel：-2186；9E_M

8、ail:guoyf@baosteel.com郭亚芬宝钢研究院自动化研究所；Tel：-2186；9E_Mail:guoyf@baosteel.com3.1脱磷炉智能副