基于炉口光强信息的转炉炼钢吹炼过程的模糊模式识别

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1、硕士论文基于炉[J光强信息的转炉炼钢吹炼过程的模糊模式识别渣的需要，氧枪的位置要调整。当氧枪处于低位时氧气直接吹到铁水内部，碳氧反应剧烈、脱碳速度快，火焰相对较强；吹炼过程中为了防止位于表层的炉渣板结，需要提高氧枪枪位来加热表层铁水和炉渣，这时由于氧枪和铁水接触面积较小碳氧反应较慢，火焰就会相应减弱。可见枪位的变化对炉口火焰还是有很大影响的。1．4终点控制的发展转炉吹炼终点的控制主要经历了人工经验控制、静态控制和动态控制几个发展阶段。自20世纪60年代开始，国外逐步采用计算机对转炉吹炼进行控制，70年代从静态控制向动态控制发展。国内除宝钢、首钢等少数

2、转炉采用动态控制外，大多数转炉的装备、控制水平还较低，处于经验控制向自动控制的过渡。1．4．1人工经验控制终点的经验控制主要是在常规吹炼条件下，借助一些常规监测手段，对终点进行人工控制。经验控制呻1常采用“拉碳’’和“增碳”两种操作方法，常用的辅助手段为测温定碳和炉前取样快速分析。采用哪种控制方法与所炼钢种有关，所谓“拉碳”，就是在吹炼时判定已达终点而停止吹氧，由于在中、高碳钢种的含碳范围内，脱碳速度较快，一次把握终点判定不太容易，所以采用高拉补吹的办法。增碳法就是终点按低碳钢控制，然后在出钢过程中增碳，使钢水中的含碳量达到所炼钢种的要求范围之内。由

3、于转炉吹炼是一个复杂的高温物理化学反应过程，单纯依靠人工经验来对终点进行控制很不精确。在操作时，温度和碳的含量的一次命中率很低，需要一次或多次补吹的炉次占绝大部分。因此，冶炼时间变长，转炉寿命由此缩短，所耗费的金属量增加，钢水的质量受到影响，工人的劳动强度加大。1．4．2静态控制转炉静态控制盯3是转炉计算机的基本控制方式，副枪动态控制也以静态控制为基础，静态模型包括终点控制模型、供氧模型、造渣模型和底吹模型。终点静态控制是按照已知的原材料条件和吹炼钢种的终点成分和温度，依据物料平衡和热平衡原理，参考统计分析和操作经验所确定的基本公式，计算铁水、废钢、

4、冷却剂、渣料、铁合金及供氧量的加入量，并按照计算结果装料和吹炼，吹炼过程中不作任何修正，这种控制方法称为静态控制。终点控制模型是静态控制模型中最主要、最复杂的模型，它通常选取钢水终点温度和终点碳含量作为目标值，以冷却剂(矿石或铁皮等)加入量和耗氧量作控制变量，即用冷却剂加入量控制终点温度，用耗氧量控制终点碳。因此，终点控制模型包括冷却剂加入量和耗氧量两个方程。此模型根据建模方法的不同，有机理模型(即以热力气1绪论硕}：论文学参数反映炉内反应，它根据物料平衡和热平衡方程，参考生产实际并在一系列假设下推导得出并建立模型)、统计模型(应用数理统计方法，例如

5、多元回归法等对大量生产数据进行统计分析来建立模型)和经验模型三种。和人工经验控制相比，终点静态控制能更加有效地利用吹炼过程的初始条件进行定量计算并进行控制，使终点钢水温度与碳含量的命中率有所提高，但由于仅考虑始态和终态之间的差别，未考虑吹炼过程的信息，不能进行在线跟踪实时修正，终点命中率低的，为提高控制精度，提出了动态控制法。目前国内相当数量的中小型转炉仍处在经验炼钢和单一静态控制模式，终点命中率低，与世界先进水平相距甚远，同时又正值各转炉炼钢厂淘汰落后、提高设备水平，向质量效益型企业发展的时期，无论是新建厂、还是旧厂改造，其所具有的一个共同点就是要

6、通过采用一些动态控制技术，提高冶炼过程的自动化控制水平，提高转炉冶炼终点命中率，以获得更大的竞争优势。1．4．3动态控制动态控制是在静态控制的基础上，应用副枪、炉气分析仪、自动测温装置等检测吹炼过程中有关变量随时间变化的动态信息，依据检测到的动态信息对吹炼参数及时进行修正，以达到预定的吹炼目标，提高命中率。下面就几种常用的动态控制技术作简单介绍：(1)炉气分析动态控制吲炉气分析动态控制是指通过监测炉口逸出的炉气成分，并将脱碳速度、炉内氧气量和渣中氧含量等相关信息传给动态控制模型，为操作人员提供整个吹炼过程中的钢液碳含量、熔池温度和渣成分，并且调整氧气

7、和冷却剂用量。对吹炼中的任一时刻，可根据前一时刻的检测值，预报下一时刻的成分和温度变化。比较每一时刻计算值与检测值的误差，不断对结果进行校正，提高控制精度和命中率。炉气分析是利用质谱仪通过检测转炉的炉气成分来推算冶炼终点，属于间接测量法，其测量精度受诸多因素的影响。比如：炉气分析设备的分析精度、对炉气流量的校正计算准确性、炉气分析系统的响应时间、模型本身的精度等，这对控制效果影响较大。同时，质谱仪造价很昂贵，而且气体探针在恶劣的炉气环境中需要经常维修，因而耽误时间，不能及时提供有关数据。(2)副枪动态控制阳1副枪测定终点控制系统由一个动态模型和一个反

8、馈计算模型所组成，动态控制模型计算副枪测量过程中以及吹炼结束时所需要的氧量和冷却剂量。副枪动态控制是在吹炼接