转炉冶炼终点控制系统的研究

论文摘要

国内外钢铁界在转炉终点控制技术方面做了大量有意义且有效的工作,国外的终点控制也由静态控制发展到动态控制。受条件限制,目前国内大部分的中小型转炉仍旧采取人工经验控制冶炼出钢。因为中小型转炉在安装副枪时无论是从资金上还是从设备上都具有很大难度,而且转炉静态控制模型是动态控制模型的基础,其控制精度影响动态控制的终点命中率。所以对提高转炉静态控制模型的终点命中率的研究,依然具有十分重要的意义。本文对转炉冶炼终点控制的发展历程进行了简要的归纳和总结。根据炼钢过程中的各种物理化学反应的物料平衡、热平衡及经验总结参数建立氧气顶吹转炉冶炼的理论模型。同时通过采集转炉炼钢过程产生的数据并进行分析处理,建立专家系统的知识库。利用Visual Basic 6.0开发了转炉冶炼终点控制的应用软件,后台数据库通过Microsoft Access数据库管理系统来实现。该软件可实现以下任务:(1)理论模型:输入转炉冶炼所需的相关数据,软件可快速计算相关公式得出冶炼所需的供氧量、石灰量、废钢量、冷却剂量等参数。该软件大大节省了计算时间,提高了工作效率,同时可将其作为课件引入到相关课程的课题设计中。(2)专家系统:对冶炼专家的问题求解能力进行建模编制的转炉冶炼专家系统,可通过输入铁水温度、铁水成分、铁水量以及相关入炉原料的成分,得出冶炼所需的供氧压力、氧气流量、供氧时间、枪位控制、石灰不同批次的加入量及加入时间、矿石用量、废钢量等参数,该系统依据的是“再现性”原理。(3)数据查询及更新系统:通过采集大量的数据资料建立的数据库,用户可分别依据钢种或日期进行提取,当数据库的内容不能满足使用的要求时,还可通过该软件手动添加或者更新记录,实现了有效的数据管理,方便实用。通过对转炉冶炼专家系统的可行性验证,发现该系统在预测石灰用量、冷却剂用量、供氧时间及枪位控制等方面都具有较高的准确性。转炉冶炼终点控制系统解决了由于转炉副枪系统一次性投入大,维修费高,体积庞大而导致大部分中小型钢厂转炉没有或不能安装副枪的难题,在提高吹炼终点碳、温命中率,降低消耗,提高钢的质量,缩短冶炼周期,提高生产效率方面具有一定的意义。此外转炉静态控制模型是动态控制模型的基础,因此该模型的研究可以为动态控制模型服务。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 转炉炼钢工艺概述
• 1.1.1 转炉炼钢概述
• 1.1.2 转炉炼钢中物理化学反应的基本条件和特点
• 1.2 转炉炼钢控制技术
• 1.2.1 人工经验控制
• 1.2.2 静态控制
• 1.2.3 动态控制
• 1.3 本课题研究的基本内容与意义
• 1.3.1 本课题研究的基本内容
• 1.3.2 本课题研究的意义
• 2 转炉终点控制理论模型
• 2.1 转炉终点控制理论模型概述
• 2.1.1 转炉冶炼物料平衡热平衡概述
• 2.1.2 转炉冶炼过程中金属的脱碳和加热的优化
• 2.2 原始数据的确定
• 2.3 造渣制度的确定
• 2.3.1 总渣量的估算
• 2.3.2 脱硫量的确定
• 2.3.3 脱磷量的确定
• 2.3.4 冷却剂用量的确定
• 2.3.5 石灰用量的确定
• 2.3.6 准确渣量的确定
• 2.4 炉气量和炉气成分的确定
• 2.5 钢液量的近似确定
• 2.6 钢液中残余杂质含量及冶炼去除量
• 2.7 供氧制度的确定
• 2.8 热平衡的确定
• 3 转炉冶炼专家系统
• 3.1 专家系统简介
• 3.2 转炉冶炼专家系统简介
• 3.3 数据库的建立
• 4 模型的实现
• 4.1 系统开发工具
• 4.2 系统控制界面组成结构图
• 4.3 程序功能及流程图
• 4.3.1 理论模型
• 4.3.2 转炉冶炼专家系统
• 4.3.3 记录查询及更新系统
• 4.4 主要功能界面的设计
• 4.4.1 软件登录界面
• 4.4.2 系统控制主界面
• 4.4.3 专家系统界面
• 4.4.4 理论模型界面
• 4.4.5 数据查询及更新界面
• 5 模型的应用与结果分析
• 5.1 造渣制度
• 5.1.1 石灰用量的分析
• 5.1.2 高镁灰用量的分析
• 5.2 温度制度
• 5.3 供氧制度
• 5.3.1 枪位操作分析
• 5.3.2 供氧时间分析
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录 硕士研究生期间发表的论文