LF精炼炉底吹氩过程中的氩气流量控制

论文摘要

当今大中型炼钢企业,转炉-LF-连铸的冶炼工艺模式,已经被大多数钢厂所采用,而LF精炼炉以其冶炼效果好、适用钢种范围广和易于操作等特点正得到普遍应用。底吹氩技术因其具有强搅拌、均匀成份及温度、加快化学反应和去除夹杂物等良好的冶金效果而成为精炼炉的关键工艺环节之一,因此底吹氩过程中的流量控制研究非常有意义。本文以LF精炼炉为背景,研究LF精炼炉底吹氩的流量控制。首先对底吹氩系统进行数学建模,由于底吹氩供气系统十分复杂,很难用机理的方式对其建立数学模型,因此采用测试法来确定底吹氩系统的数学模型。通过分析LF精炼炉底吹氩的系统结构以及在目前控制方法下底吹氩流量的控制状况,对LF精炼炉底吹氩控制系统进行了设计。底吹氩控制系统是一个参数时变且存在非线性大滞后、大惯性环节的系统,因此采用具有纯滞后补偿法功能的Smith预估控制方法来设计底吹氩控制器；又由于LF炉底吹氩气系统的模型建立是根据测试法来确定的,模型存在一定的不确定性和误差,为了克服Smith预估器对模型误差敏感的缺点,提出了改进的Smith预估控制方法,设计出LF精炼炉底吹氩的改进Smith预估控制器,实现对LF精炼炉底吹氩流量的有效控制。最后,利用MATLAB软件中的Simulink软件搭建了系统仿真框图,对设计的控制系统进行仿真实验。结果表明,本文设计的改进Smith预估控制算法较好的解决了LF精炼炉底吹氩过程中控制滞后、超调等问题,能够更好地满足控制要求,为提高底吹氩流量的控制精度提供了有效保障。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 LF精炼炉技术的发展概况
• 1.3 底吹氩控制技术的发展概况
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 LF精炼炉底吹氩工艺
• 2.1 LF精炼炉的基本工艺
• 2.1.1 LF精炼炉工艺流程
• 2.1.2 LF精炼炉特点
• 2.1.3 LF精炼炉功能
• 2.2 LF精炼炉底吹氩的基本工艺
• 2.2.1 LF精炼炉吹氩原理
• 2.2.2 LF精炼炉吹氩功能
• 2.2.3 LF精炼炉吹氩要求
• 2.3 LF精炼炉底吹氩控制难点
• 2.4 本章小结
• 第3章 LF精炼炉底吹氩控制系统研究
• 3.1 LF精炼炉底吹氩系统的数学建模
• 3.2 底吹氩系统结构及控制方法
• 3.2.1 底吹氩系统结构
• 3.2.2 底吹氩PID控制方法
• 3.3 本章小结
• 第4章 LF精炼炉底吹氩Smith预估控制
• 4.1 Smith预估控制算法
• 4.2 改进Smith预估控制算法
• 4.3 底吹氩控制器的设计
• 4.4 改进Smith预估控制器参数t,的选择
• 4.5 硬件实现
• 4.6 本章小结
• 第5章 LF精炼炉底吹氩控制系统的仿真
• 5.1 LF精炼炉底吹氩过程仿真
• 5.2 仿真效果分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢