賀旭楊 馬少青

摘要：轉(zhuǎn)爐煉鋼自動化是鋼鐵行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文介紹了副槍系統(tǒng)和音頻化渣系統(tǒng)在的設(shè)計和應(yīng)用，兩個系統(tǒng)的聯(lián)合應(yīng)用，可以實現(xiàn)全程自動化煉鋼，減少了人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量控制的影響，縮短了冶煉周期，降低了工人勞動強度和原材料消耗，提高了冶煉效率和終點命中率。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐;智能;冶煉;研究

引言：轉(zhuǎn)爐煉鋼是一個十分復(fù)雜而系統(tǒng)的工業(yè)過程，它具體是指以鐵 水、廢鋼以及鐵合金為主要原料，憑借鐵液自身的物理熱和鐵液組成元素間的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量而在轉(zhuǎn)爐中完成煉鋼過程。然而， 雖然轉(zhuǎn)爐煉鋼經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，無論是在爐子噸位、轉(zhuǎn)爐工藝 方面還是在轉(zhuǎn)爐煉鋼的自動化方面都得到了較大的發(fā)展與優(yōu)化，但其中仍然存在著諸多不容忽視的問題，有待于進一步的完善與解決。如無法進行連續(xù)測溫、對轉(zhuǎn)爐煉鋼機理不夠清楚、所建立的靜 態(tài)模型及動態(tài)模型有所欠缺等。而轉(zhuǎn)爐煉鋼智能控制方法將智能控 制理論運用于轉(zhuǎn)爐煉鋼這一動態(tài)過程中，并利用神經(jīng)系統(tǒng)以及模擬 識別等先進智能技術(shù)，有效的增強了轉(zhuǎn)爐煉鋼過程熔池命中率，對鋼鐵產(chǎn)業(yè)乃至國家的經(jīng)濟建設(shè)起到了不可忽視的重要作用。

正文：

1、轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)工藝流程控制

1.1 計算加料量。加料量的計算要通過兩個步驟來完成，分成一次加料與二次加料。通過兩次計算能夠得到入爐原料的相關(guān)數(shù)據(jù)，也就是預(yù)計算出了吹煉過程中應(yīng)當(dāng)加入的原料數(shù)量，能夠得到較為準(zhǔn)確的結(jié)論，方便生產(chǎn)的開展。在開展加料計算的時候，主 要數(shù)據(jù)有鐵水的成分、爐內(nèi)溫度高低以及廢鋼的總重量。進行計算之后，得到的數(shù)據(jù)有： 供氧總量以及加料的量。該項計算能夠快 速準(zhǔn)確地計算出鍋爐內(nèi)的各種成分以及不同成分的溫度與質(zhì)量， 對開展動態(tài)鍋爐生產(chǎn)有較大的幫助。

1.2 與鋼水液面有關(guān)的計算。在高爐動態(tài)生產(chǎn)當(dāng)中，鋼水的 液面位置也是需要進行精確計算的數(shù)值之一。在動態(tài)模型的幫助 下，只需要知道轉(zhuǎn)爐的尺寸以及不同原料的總量，就能計算得到準(zhǔn) 確的鋼水液面位置。除此之外，轉(zhuǎn)爐內(nèi)也會安裝一定數(shù)量的探測 器來檢測實際的液面高度，便于計算得到鋼水液面位置設(shè)定值之后進行調(diào)整。

1.3 過程動態(tài)控制計算。為了準(zhǔn)確計算得到整個吹煉過程所 需要消耗的氧氣總量，一般會采用動態(tài)控制手段。動態(tài)控制操作 手段能夠根據(jù)生產(chǎn)需求來靈活調(diào)整轉(zhuǎn)爐當(dāng)中的碳元素濃度，確保 在完成吹煉過程的時候能夠保證鋼水成分符合要求。動態(tài)過程控 制還能將計算得到的結(jié)果準(zhǔn)確地展現(xiàn)在計算機屏幕上，確保工作 人員了解實時的生產(chǎn)情況。

2、轉(zhuǎn)爐煉鋼智能控制的基本概述

轉(zhuǎn)爐煉鋼智能控制方法和技術(shù)既是智能控制理論在轉(zhuǎn)爐煉鋼 中的有效體現(xiàn)與應(yīng)用，可以說，這是煉鋼理論和煉鋼技術(shù)的重大發(fā)展與突破，為轉(zhuǎn)爐煉鋼智能控制理論樹立了新的里程碑[1]。轉(zhuǎn)爐煉鋼 智能控制方法與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼方法有所不同，即過于注重對煉鋼過 程深層規(guī)律的探究，而是將各種先進的技術(shù)，如專家系統(tǒng)、模擬識 別、神經(jīng)系統(tǒng)以及人工智能等，進行有機結(jié)合，并將其應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐吹 煉的實際控制過程中，以模擬人腦的技術(shù)與方式和具體數(shù)據(jù)與事實為基礎(chǔ)，來對實際冶煉過程中發(fā)生的問題與事務(wù)進行處理[2]。例如， 在經(jīng)過多次的數(shù)據(jù)‘訓(xùn)練’與數(shù)據(jù)‘記憶’后，計算機便能明白什么條 件下需要溫度是多少，以及什么時候可以出鋼等。近年來，隨著科學(xué) 技術(shù)的發(fā)展以及鋼鐵企業(yè)改革的不斷深入，智能控制方法在轉(zhuǎn)爐煉 鋼中的有效應(yīng)用也越來越廣泛，并逐漸滲透到投料、供氧、溫度控制以及重點控制等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，在節(jié)省人力、物力的同時，有效提 升了鋼水的冶煉效率，可見轉(zhuǎn)爐煉鋼智能控制方法的發(fā)展與應(yīng)用是滿足鋼鐵工業(yè)發(fā)展要求，且符合時代必然發(fā)展趨勢的。

3、轉(zhuǎn)爐煉鋼智能控制方法分析

3.1 轉(zhuǎn)爐煉鋼智能控制方法的思路分析

轉(zhuǎn)爐煉鋼智能控制方法和技術(shù)既是智能控制理論在轉(zhuǎn)爐煉鋼 中的有效體現(xiàn)與應(yīng)用。它將測出的副槍SLI檢測結(jié)果與冶煉目標(biāo)數(shù)據(jù)進行仔細的對照，并通過對預(yù)設(shè)定模型的使用，來確定出在未添 加冷卻劑的情況下補吹氧量的初始設(shè)定值，并將該初始設(shè)定值、加 入冷卻劑的量以及其他相關(guān)信息發(fā)送給預(yù)報模型，并通過預(yù)報模型 的使用來預(yù)測出該操作條件下的終點碳含量以及終點溫度。接著再 將得出的結(jié)果與冶煉碳含量和終點目標(biāo)溫度進行仔細的對比，并以該對比結(jié)果為重要依據(jù)，利用校正模型來調(diào)整初始設(shè)定的冷卻劑量 和補吹氧氣量，接著將調(diào)整過的用量發(fā)送到預(yù)報模型，以對冶煉終點進行有效預(yù)測。如此反復(fù)進行該系列步驟，直至停吹決策模型判 斷熔池碳含量和溫度達到了目標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)再進行停止，而最終得 出的控制量既是在補吹階段所需的冷卻劑量以及補吹氧氣量，再將 這些數(shù)值設(shè)定于相應(yīng)的OCS上。在自動控制模式下，當(dāng)熔池碳含量和溫度進入目標(biāo)區(qū)域時，停吹決策系統(tǒng)則會發(fā)送出停吹的指令，以 完成轉(zhuǎn)爐冶煉的停吹操作控制[3]。 簡言之，轉(zhuǎn)爐煉鋼動態(tài)智能控制過程又課歸納為，采用一個 DOS控制轉(zhuǎn)爐煉鋼的吹氧和冷卻劑添加控制回路，并運用其他方法 來對冷卻劑添加量和補吹氧氣量進行設(shè)定，再將此設(shè)定量返回并參 與吹煉過程的控制。與此同時，將停吹決策系統(tǒng)和預(yù)測模型引入到 轉(zhuǎn)爐煉鋼這一動態(tài)過程中，以參與全過程的控制與監(jiān)督。

3.2 智能控制方法的控制結(jié)構(gòu)分析

首先就是預(yù)設(shè)定模型，該模型的功能既是在爐次k的吹煉過程 中，運用SL1副槍測量結(jié)果以及動態(tài)的控制量，來對熔池的溫度以及含碳量的變化進行實時的預(yù)測，以實現(xiàn)熔池碳溫的再現(xiàn)軟測量功 能。然后就是預(yù)測模型，該模型采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，旨在以動態(tài)過程 的冶煉目標(biāo)和起始條件為重要依據(jù)，對未加入冷卻劑情況下使終點 含碳命中目標(biāo)區(qū)域所需的動態(tài)補吹氧氣量進行確定。再就是矯正模 型，該模型又可分為對補吹氧氣量進行調(diào)整的校正模型和確定冷卻 劑的校正模型，而他們的主要任務(wù)皆是對熔池的含碳量和溫度進行 精確的控制。 最后就是停吹決策系統(tǒng)，該模型是根據(jù)預(yù)測模型的軟測量結(jié)果以及其與熔池目標(biāo)碳溫的設(shè)定值間的對比結(jié)果，運用專家推理 技術(shù)來判斷熔池碳溫是否命中動態(tài)停吹區(qū)域，并在選擇計算機控 制模式時對停吹令進行發(fā)送，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐動態(tài)冶煉過程的停吹決策功能[4]。

四、總結(jié)

總而言之，轉(zhuǎn)爐冶煉屬于一項較為復(fù)雜的工序。在生產(chǎn)過程 中，會涉及到很多數(shù)據(jù)參數(shù)，其與生產(chǎn)質(zhì)量具有較大的關(guān)聯(lián)性。 因此，需要借助數(shù)據(jù)分析方式，為生產(chǎn)提供依據(jù)，對存在的問題 進行有效解決，確保生產(chǎn)質(zhì)量。

參考文獻

[1] 霍彥朋.簡析數(shù)據(jù)分析在轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]. 世界有色金屬 ，2020（03）：12-13.

[2] 張壯 ， 曹玲玲 ， 林文輝，等. 基于 IPSO-RELM 轉(zhuǎn)爐冶煉終點錳含量預(yù)測模型 [J]. 工程科學(xué)學(xué)報 ，2019，41（08）：1052-1060.

[3] 管挺 ，鄒長東 ， 王建華，等 .180t 轉(zhuǎn)爐高廢鋼比冶煉工藝開發(fā)[J]. 特殊鋼，2019，40（03）：19-22.