宝钢集成式精炼过程控制模型成套技术与应用

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1、宝钢集成式精炼过程控制模型成套技术与应用杜斌1郑贻裕2（1宝钢股份技术中心2宝钢股份炼钢厂）摘要：本文介绍了集成式精炼过程控制模型的研发，并着重介绍了其在RH、LF、CAS等精炼炉上的应用。该模型具有独立于任何中间软件及过程机应用系统的特点，具有广泛应用价值。关键词：集成式模型，二次精炼，过程控制，自动建模INTEGRATEDSECONDREFININGCONTROLMODELTECHNOLOGYANDAPPLICATIONTechnologyCenterofBaosteelCorp.BaosteelSteel-makingplan

2、tBaosteelEquipmentDepartmentABSTRACT：Anintegratedrefiningprocesscontrolmodelsystemispresented.TheapplicationsofthemodelsysteminRHandLFareintroduced.Thesystemisindependentofanymiddlesoftwareandcontrolsystemandcanbeusedinanysecondrefiningfurnace.KEYWORD：IntegratedModel，S

3、econdrefining，ProcessControl，Auto-modeling1概述目前，二次精炼工艺被广泛用于钢铁生产，以RH、LF与CAS为代表的二次精炼设备在国内的使用逐渐增多。随着用户对钢材的质量、品种与性能的要求越来越高，对精炼处理工艺的过程控制也提出了更高的要求。借助于过程控制模型的精确计算与对一些过程信息的预报，基本上可以满足这一要求。过程控制计算机是实现炼钢自动化的重要控制设备，而实现过程控制的核心是过程模型。它涉及冶金工艺、自控、计算机等多门学科，国内过去长期依赖引进，宝钢在九十年代中期开始研制炼钢模型，用三

4、年时间完成了转炉全部模型的开发与应用。2000年开始研制精炼炉模型。有了转炉模型开发经验，对精炼模型的开发要求更高，既要缩短从开发到应用的时间，又要从原来的只研发模型本体，变为开发所有与模型相关的画面、通用数据库接口、进程控制、维护手段等，还要从特定精炼炉模型的研究提升到开发适合绝大部分精炼炉的模型。一句话，研发过程除了可以解决宝钢内部工业需求外，研发成果还应具备商品特征和市场竞争力。我们把这样的模型称为集成式模型，其特征是系列化、成套性和独立性，通俗地说，就是一张光盘集成了全部模型功能，可以安装到各类常见的控制系统。本文从模型原理

5、与组成、集成式模型软件技术、自动建模技术及实际应用的情况等方面作简要的论述。2模型基本组成与原理应用较多的二次精炼炉主要有RH、LF、CAS，因此主要开发了针对以上三个精炼炉的过程控制模型。并根据各个精炼炉处理工艺的共性、个性以及对过程控制的要求，开发了一系列模型。有的模型，如智能合金最小成本模型与成分预报模型不但适用于以上三个精炼炉，也适用于其它精炼炉；有的模型为某个精炼炉所独有，如静态脱碳模型与动态脱碳模型只能用于RH，LF脱硫模型只能用于LF炉；有的模型，如温度模型，虽然各个精炼炉都有，但是由于各个精炼处理工艺加热原理以及其

6、它方面的不同，虽然建模的方法与所采用的技术基本相同，但是模型的基本原理与构成不同。限于篇幅，我们以RH模型为轴心进行介绍。2.1模型简介RH模型由静态脱碳、动态脱碳、合金最小成本、成分预报、温度预报与实时推定、脱氧铝计算等近10个模型组成。LF炉模型主要有合金最小成本、成分预报、脱硫模型、温度预报与实时推定、吹氩搅拌等模型组成。LATS（CAS）模型主要有合金最小成本、成分预报、温度预报与实时推定模型组成。处理过程中，将各个模型有效组合与综合判断，达到过程控制目的。图1以RH处理为例，说明实际应用时各模型大致的启动时间、顺序与相互联

7、系。其它的精炼模型的上述关系与RH基本相同。1处理开始理出发，在一定的假设基础上建立的模型。RH真空11测温取样取样测温吹氧取样测温合金添加人工启动脱碳是钢液中的碳和游离氧反应的过程，在真空度和温度一定的情况下，如果脱碳反应达到平衡，碳和游离氧的乘积为一常数；同时假定参与脱碳反应11人工启动静态脱C模型废气信息温度模型动态脱C模型操作建议合金模型预处理合金模型的氧的固定百分比（RCO）来自于钢液，而其他部分来自于钢渣中金属氧化物的被还原，则钢液中碳和游离氧的下降遵从特定的比例关系,由以上两个规律综合可以求得平衡碳和

8、平衡氧浓度。在达到目标11图1RH模型启动顺序示意图图1是模型顺序简单示意图，实际应用要复杂得多。如合金模型的计算信息在一定时间段里要提真空度前，近似认为碳和游离氧浓度按指数规律逼近平衡碳和平衡氧浓度，方程为：-t11供给温度模型使