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东北大学硕士学位论文摘要
专家系统在转炉氧枪枪位控制中的应用研究
摘要
氧气转炉炼钢工艺是兴起于世纪年代,因其具有快速、低成本、钢种适
应性强等特点,被广泛应用于钢铁的冶炼当中,如今氧气转炉炼钢生产的钢铁产量
已经占到世界钢铁产量的一半以上。在同一个时期产生的人工智能的一个分支,专
家系统也伴随着时间的推移,理论和技术日臻成熟,其应用得到了飞速发展。至今,
世界各国己经在很多领域研制出了大量的实用专家系统。
转炉的吹炼过程是一个复杂的物理和化学反应过程,转炉吹炼的关键工艺是吹
氧造渣过程,但是转炉内在冶炼过程中发生的反应是非常复杂的。吹炼过程很难用
一个准确的模型来表述,因此对转炉吹炼过程的控制一直难以用传统的控制方法来
解决。而且炉内成分的实时检测也是一个难题。学者们研究出一种通过检测炉口声
强判断炉内造渣情况的理论,围绕这种理论来进行氧枪控制的方法也层出不穷。
作者在对专家系统结构以及建立方法深入学习的基础上。又对转炉造渣过程进
行了分析,得出炉口噪声与炉内炉渣厚度的关系。并利用参与转炉自动化控制系统
设计调试的经验,根据转炉冶炼工艺,建立了应用于转炉吹炼过程的氧枪枪位控制
的专家系统,并编制了相应的专家系统软件,提出了将现有转炉自动化系统改造成
为基于专家系统的转炉氧枪枪位自动化控制系统的改造方案。使用来自现场的数据
进行实验室仿真,其仿真结果验证了氧枪枪位专家系统可以在大多数情况下可以代
替现场工人的操作,实现了氧枪枪位自动控制,从而达到防止喷溅以及返干的发生,
提高钢水的产量,减少了原料的损失,最终优化吹炼过程的目的。
本文将转炉操作经验理论化、数字化,建立转炉氧枪枪位专家系统,对探索合
理的氧枪操作模式,实现吹炼过程的自动化控制有着指导意义。
关键词转炉专家系统氧枪枪位控制
东北大学硕士学位论文





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独创性声明
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学位论文作者签名于丰导师签名足‘军
签字日期、签字日期爹工玛
东北大学硕士学位论文第一章绪论
第一章绪论
引言
人类使用铁的历史己有几千年了,我国是世界上最造冶炼和使用钢铁的国家之
一。早在多年前我国的钢铁冶炼技术就已经相当发达,比欧洲各国超前了约
个世纪。年,英国人贝赛麦发明了底吹酸性空气转炉炼钢法,年英国
人托马斯又发明了碱性底吹空气转炉炼钢法。但是这种方法使用铁水中磷元素作为
发热元素,只适合冶炼高磷含量铁水。由于年法炉炼钢法适应各种条件原料,转炉炼钢一度被冷落,直到世纪年代,随
着制氧技术的发展出现了采用水冷氧枪垂直插入炉内吹炼铁水的技术,接着在
年英国首先在转炉上成功实现顶底复合吹炼转炉炼钢,由于这种方法具有吹
炼过程平稳,反应快速,原料损耗少等特点,目前已在世界范围内迅速推广,
年世界复吹转炉钢产量占氧气转炉钢总产量的。进入世纪以后转炉向大型
化,长炉龄方向发展,初步实现“一座转炉吹炼制”,即一座转炉的产量完全可以满
足一套主力轧机的生产能力,实现了炼钢一轧钢短流程生产。
氧气顶吹转炉的关键工艺在于吹氧造渣过程,因此提高造渣质量也就成为一个
氧气顶吹转炉研究的重要课题。炉渣是以氧化物为主要成分形成的多组分熔体,在
冶炼过程中起分离杂质、去除粗金属中的有害成分、富集有用的金属氧化物、精炼
金属的作用。控制造渣的主要因素是氧枪枪位,控制好氧枪枪位也就是优化了造
渣过程。吹炼过程是一个复杂的化学反应,其模型也是非线性的,不同的转炉之间
有着很大的差异,难用一个准确的模型来描述,因此传统的控制方法在氧气顶吹
转炉中应用的效果并不是太理想。因此我国现阶段转炉吹炼造渣过程基本上是靠耳
闻目测来监视操作,吹炼易发生喷溅和返干,对稳定操作和原料损耗影响很大,并
直接影响钢的质量和产量。尤其当转