關于轉(zhuǎn)爐煉鋼智能控制方法分析

【摘 要】 鋼鐵工業(yè)是世界工業(yè)的重要組成部分之一，而轉(zhuǎn)爐煉鋼作為目前廣泛采用的一種煉鋼方法，旨在冶煉出在成分及溫度均能合格的鋼水，其操作效率將會對鋼鐵的質(zhì)量及產(chǎn)量產(chǎn)生不可忽略的重要影響。然而，由于冶煉過程控制的邊界條件十分不穩(wěn)定，且鋼水的成分及溫度也不易于進行連續(xù)性的檢測，這便往往使得熔池碳溫難以得到有效控制，進而很大程度行影響到了轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)效率。而如何提高轉(zhuǎn)爐煉鋼終點控制點的命中率也已成為了擺在相關技術人員面前的一道重要課題。本文首先就轉(zhuǎn)爐煉鋼智能控制進行簡要概述，然后就轉(zhuǎn)爐煉鋼智能控制方法做了進一步的分析與探討，希望能為實際工作起到一定的指導作用。

【關鍵詞】 轉(zhuǎn)爐煉鋼 ?智能控制 ?終點控制

轉(zhuǎn)爐煉鋼是一個十分復雜而系統(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反應產(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)爐煉鋼機理不夠不清楚、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，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)濟建設起到了不可忽視的重要作用。

1 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既是智能控制理論在轉(zhuǎn)爐煉鋼中的有效體現(xiàn)與應用，可以說，這是煉鋼理論和煉鋼技術的重大發(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，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，并將其應用于轉(zhuǎn)爐吹煉的實際控制過程中，以模擬人腦的技術與方式和具體數(shù)據(jù)與事實為基礎，來對實際冶煉過程中發(fā)生的問題與事務進行處理[2]。例如，在經(jīng)過多次的數(shù)據(jù)‘訓練與數(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，隨著科學技術的發(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。

2 轉(zhuǎn)爐煉鋼智能控制方法分析

2.1 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既是智能控制理論在轉(zhuǎn)爐煉鋼中的有效體現(xiàn)與應用。它將測出的副槍SLI檢測結(jié)果與冶煉目標數(shù)據(jù)進行仔細的對照，并通過對預設定模型的使用，來確定出在未添加冷卻劑的情況下補吹氧量的初始設定值，并將該初始設定值、加入冷卻劑的量以及其他相關信息發(fā)送給預報模型，并通過預報模型的使用來預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)送到預報模型，以對冶煉終點進行有效預測。如此反復進行該系列步驟，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)值設定于相應的OCS上。在自動控制模式下，當熔池碳含量和溫度進入目標區(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定，再將此設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。

2.2 智能控制方法的控制結(jié)構(gòu)分析

首先就是預設定模型，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測，以實現(xiàn)熔池碳溫的再現(xiàn)軟測量功能。然后就是預測模型，該模型采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡，旨在以動態(tài)過程的冶煉目標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)預測模型的軟測量結(jié)果以及其與熔池目標碳溫的設定值間的對比結(jié)果，運用專家推理技術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]。

3 結(jié)語

綜上所述，轉(zhuǎn)爐煉鋼智能控制方法是對傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煉鋼控制技術的有效改良與創(chuàng)新，有效提升了轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的熔池命中率，因而，這種控制效果良好的控制方法應當被廣泛應用于鋼鐵工業(yè)的轉(zhuǎn)綠煉鋼過程中，以此來不斷增強轉(zhuǎn)爐煉鋼的工作效率，帶動鋼鐵產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展，進而將我國的工業(yè)事業(yè)推向一個新的發(fā)展高度。

參考文獻

[1]王永富，李小平，柴天佑，謝書明.轉(zhuǎn)爐煉鋼動態(tài)過程預設定模型的混合建模與預報[J].東北大學學報，2013（08）.

[2]陶鈞，柴天佑.轉(zhuǎn)爐煉鋼終點磷的智能預報[J].控制理論與應用，2013（04）.

[3]謝書明，柴天佑.基于神經(jīng)網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)爐煉鋼終點控制[J].控制理論與應用，2013（06）.

[4]謝書明，孫廷玉，陶鈞.轉(zhuǎn)爐煉鋼智能動態(tài)終點控制（英文）[J].控制理論與應用，2001（03）.

作者簡介：陳少東（1986—），男，安徽省馬鞍山市，工作單位：國家知識產(chǎn)權局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，職務：審查員，研究方向：鋼鐵冶金。endprint