智能技术在钢包精炼炉中的应用

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1、智能技术在钢包精炼炉中的应用ApplicationofArtificialIntelligentTechnologyonLadleRefiningFurnace孙彦广陶白生王代先SunYanguang,TaoBaisheng,WangDaixian（冶金自动化研究设计院，北京市西四环南路72号，100071）[摘要]本文介绍了智能技术在钢包精炼炉中应用。文中介绍了此系统的主要功能和应用的智能技术，然后介绍了基于复合人工智能技术的热平衡计算和钢水温度预报、能量输入动态优化和智能电极升降控制，以及合金补加计算，最后给出了现场应用结果。

2、[Abstract]Inthispaper,theapplicationofAItechnologyonladlerefiningfurnaceisintroduced,includingsteeltemperatureprediction,energyoptimization,electrodeintelligentcontrolandalloycalculation.关键字：智能控制，钢包精炼炉控制KeyWords:Intelligentcontrol,refiningcontrol1.引言近年来，电炉/转炉-二次精炼-连铸流

3、程作为一种潮流，在炼钢厂占据越来越重要的地位，钢包精炼炉由于具有投资少、功能强的特点，取得了长足进展，对钢包精炼炉的自动控制技术既提供了机遇，又提出了挑战。温度和成分调节是钢包精炼炉的主要功能。目前，国内钢包精炼炉自动化起步晚，技术经济指标较低，远远满足不了市场的需求，为提高我国钢包精炼炉自动化的技术水平，取得节能降耗、提高生产率的效果，我们进行了智能钢包精炼炉控制系统（ILF）的开发。此系统基于复合人工智能技术进行钢水温度预报和钢水成分预报、能量输入动态优化、合金补加计算和智能电极升降控制，克服了传统钢包精炼炉控制系统的缺点，得

4、到了满意的应用结果。2．系统功能和复合智能技术智能钢包炉控制系统采用基于工业计算机(IPC)的硬件结构,智能钢包精炼炉自动控制系统主要有两台IPC（调节器IPC1和服务器IPC2）构成。两台IPC通过以太网连接。IPC1内插有模拟量输入输出模板和数字量输入输出模板，用于信号的输入输出。两台工业计算机各配置了一套液晶显示器、鼠标和键盘，一套放置在主控室的操作台上供炼钢工操作用，另一套装在电气室的控制柜中用于系统调试和检修。系统还配置了必要的电量变送器、信号调理模块、直流电源，集中放置在电气室的控制柜中。此外，控制柜中配置了一套现场信

5、号模拟装置和电量显示表，用于调试和设备检修。智能钢包炉控制系统包括以下主要功能:·数据I/O·钢水温度预报·能量输入设定点动态优化·合金补加计算·电极升降控制·数据库管理和统计过程分析·MMI·网络通讯为提高系统性能，我们应用了人工神经元网络、专家系统和模糊控制等复合智能技术，并与常规控制和优化算法相结合，完成了上述功能，图1给出了系统中模型和控制算法的关联关系，表1给出了应用的各种智能技术。表1系统中采用的智能技术硬件设备模型/控制功能智能技术调节器电量预报人工神经元网络电极升降控制人工神经元网络/模糊控制服务器电气参数预报人工

6、神经元网络温度预报人工神经元网络/专家系统设定点优化设定专家系统各模型和控制算法的关联结构如图1所示。工艺要求冶金数据库热平衡和温度预报能量设定点动态优化工艺参数计算ANN电气线路仿真模型电压档信号预处理智能调节器LF炉Z图1智能钢包精炼炉主要模型和控制算法3．钢水温度动态预报热平衡计算和钢水温度预报就是根据钢水初始温度、能量输入、能量损耗和有用能量的平衡关系，预报整个冶炼过程中的钢水温度的变化。目前有机理分析和统计计算两种方法。机理分析方法基于机理模型，按冶炼阶段分别建立钢包、吹氩搅拌、冷却水、烟尘、电弧、加料、钢水各单元的能量

7、平衡关系，再进一步进行综合计算。这种方法的优点是物理意义清楚，计算结果对改进操作制度和冶炼工艺有指导意义，但这种机理分析需要大量的前提假设，且需现场提供大量的工艺数据，而这些数据在正常生产时是得不到的，因而制约了机理模型的在线运行。统计计算方法是基于统计分析方法，如线性回归分析，通过大量数据找到预报量与各种过程变量间关系。其优点是算法简单，且很容易在线实现；但由于这些模型只能反映线性关系，而钢水温度与电量、合金料、时间等因素间的关系错综复杂，统计模型的精度通常不高。本系统采用人工神经元网络和专家系统有机结合的钢水温度动态预报模型。

8、首先用人工神经元网络模型预报钢水温度预报初值，主要考虑钢水初始温度、电耗、有功功率、弧流、通电时间、热停时间、合金加入量、造渣剂加入量；对于新旧包、钢水烘烤程度等对钢水温度有影响又不好定量表达的因素，用专家系统组成升温、降温规则，根据现场情况对人工