关于转炉炼钢智能控制方法分析

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【摘 要】 钢铁工业是世界工业的重要组成部分之一，而转炉炼钢作为目前广泛采用的一种炼钢方法，旨在冶炼出在成分及温度均能合格的钢水，其操作效率将会对钢铁的质量及产量产生不可忽略的重要影响。然而，由于冶炼过程控制的边界条件十分不稳定，且钢水的成分及温度也不易于进行连续性的检测，这便往往使得熔池碳温难以得到有效控制，进而很大程度行影响到了转炉炼钢的生产效率。而如何提高转炉炼钢终点控制点的命中率也已成为了摆在相关技术人员面前的一道重要课题。本文首先就转炉炼钢智能控制进行简要概述，然后就转炉炼钢智能控制方法做了进一步的分析与探讨，希望能为实际工作起到一定的指导作用。

【关键词】 转炉炼钢 智能控制 终点控制

转炉炼钢是一个十分复杂而系统的工业过程，它具体是指以铁水、废钢以及铁合金为主要原料，凭借铁液自身的物理热和铁液组成元素间的化学反应产生的热量而在转炉中完成炼钢过程。然而，虽然转炉炼钢经过近几十年的发展，无论是在炉子吨位、转炉工艺方面还是在转炉炼钢的自动化方面都得到了较大的发展与优化，但其中仍然存在着诸多不容忽视的问题，有待于进一步的完善与解决。如无法进行连续测温、对转炉炼钢机理不够不清楚、所建立的静态模型及动态模型有所欠缺等。而转炉炼钢智能控制方法将智能控制理论运用于转炉炼钢这一动态过程中，并利用神经系统以及模拟识别等先进智能技术，有效的增强了转炉炼钢过程熔池命中率，对钢铁产业乃至国家的经济建设起到了不可忽视的重要作用。

1 转炉炼钢智能控制的基本概述

转炉炼钢智能控制方法和技术既是智能控制理论在转炉炼钢中的有效体现与应用，可以说，这是炼钢理论和炼钢技术的重大发展与突破，为转炉炼钢智能控制理论树立了新的里程碑[1]。转炉炼钢智能控制方法与传统转炉炼钢方法有所不同，即过于注重对炼钢过程深层规律的探究，而是将各种先进的技术，如专家系统、模拟识别、神经系统以及人工智能等，进行有机结合，并将其应用于转炉吹炼的实际控制过程中，以模拟人脑的技术与方式和具体数据与事实为基础，来对实际冶炼过程中发生的问题与事务进行处理[2]。例如，在经过多次的数据‘训练’与数据‘记忆’后，计算机便能明白什么条件下需要温度是多少，以及什么时候可以出钢等。近年来，随着科学技术的发展以及钢铁企业改革的不断深入，智能控制方法在转炉炼钢中的有效应用也越来越广泛，并逐渐渗透到投料、供氧、温度控制以及重点控制等各个生产环节中，在节省人力、物力的同时，有效提升了钢水的冶炼效率，可见转炉炼钢智能控制方法的发展与应用是满足钢铁工业发展要求，且符合时代必然发展趋势的。

2 转炉炼钢智能控制方法分析

2.1 转炉炼钢智能控制方法的思路分析

转炉炼钢智能控制方法和技术既是智能控制理论在转炉炼钢中的有效体现与应用。它将测出的副枪SLI检测结果与冶炼目标数据进行仔细的对照，并通过对预设定模型的使用，来确定出在未添加冷却剂的情况下补吹氧量的初始设定值，并将该初始设定值、加入冷却剂的量以及其他相关信息发送给预报模型，并通过预报模型的使用来预测出该操作条件下的终点碳含量以及终点温度。接着再将得出的结果与冶炼碳含量和终点目标温度进行仔细的对比，并以该对比结果为重要依据，利用校正模型来调整初始设定的冷却剂量和补吹氧气量，接着将调整过的用量发送到预报模型，以对冶炼终点进行有效预测。如此反复进行该系列步骤，直至停吹决策模型判断熔池碳含量和温度达到了目标区域范围内再进行停止，而最终得出的控制量既是在补吹阶段所需的冷却剂量以及补吹氧气量，再将这些数值设定于相应的OCS上。在自动控制模式下，当熔池碳含量和温度进入目标区域时，停吹决策系统则会发送出停吹的指令，以完成转炉冶炼的停吹操作控制[3]。

简言之，转炉炼钢动态智能控制过程又课归纳为，采用一个DOS控制转炉炼钢的吹氧和冷却剂添加控制回路，并运用其他方法来对冷却剂添加量和补吹氧气量进行设定，再将此设定量返回并参与吹炼过程的控制。与此同时，将停吹决策系统和预测模型引入到转炉炼钢这一动态过程中，以参与全过程的控制与监督。

2.2 智能控制方法的控制结构分析

首先就是预设定模型，该模型的功能既是在炉次k的吹炼过程中，运用SL1副枪测量结果以及动态的控制量，来对熔池的温度以及含碳量的变化进行实时的预测，以实现熔池碳温的再现软测量功能。然后就是预测模型，该模型采用RBF神经网络，旨在以动态过程的冶炼目标和起始条件为重要依据，对未加入冷却剂情况下使终点含碳命中目标区域所需的动态补吹氧气量进行确定。再就是矫正模型，该模型又可分为对补吹氧气量进行调整的校正模型和确定冷却剂的校正模型，而他们的主要任务皆是对熔池的含碳量和温度进行精确的控制。

最后就是停吹决策系统，该模型是根据预测模型的软测量结果以及其与熔池目标碳温的设定值间的对比结果，运用专家推理技术来判断熔池碳温是否命中动态停吹区域，并在选择计算机控制模式时对停吹令进行发送，从而实现转炉动态冶炼过程的停吹决策功能[4]。

3 结语

综上所述，转炉炼钢智能控制方法是对传统转炉炼钢控制技术的有效改良与创新，有效提升了转炉炼钢过程中的熔池命中率，因而，这种控制效果良好的控制方法应当被广泛应用于钢铁工业的转绿炼钢过程中，以此来不断增强转炉炼钢的工作效率，带动钢铁产业的稳健发展，进而将我国的工业事业推向一个新的发展高度。

参考文献

[1]王永富，李小平，柴天佑，谢书明.转炉炼钢动态过程预设定模型的混合建模与预报[J].东北大学学报，2013（08）.

[2]陶钧，柴天佑.转炉炼钢终点磷的智能预报[J].控制理论与应用，2013（04）.

[3]谢书明，柴天佑.基于神经网络的转炉炼钢终点控制[J].控制理论与应用，2013（06）.

[4]谢书明，孙廷玉，陶钧.转炉炼钢智能动态终点控制（英文）[J].控制理论与应用，2001（03）.

作者简介：陈少东（1986―），男，安徽省马鞍山市，工作单位：国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，职务：审查员，研究方向：钢铁冶金。