0引言
转炉炼钢为钢铁生产重要环节，通过对冶炼过程的智能化控制，来保证冶炼钢水的温度与成分满足专业要求。对转炉炼钢现状来看，受钢水温度与碳含量检测时间要求限制，再加上冶炼过程边界条件变化频繁，增大了冶炼生产过程控制的难度。为提高控制效率，需要结合智能技术来对控制系统进行完善。
1转炉炼钢技术原理概述
转炉炼钢整个过程本质上就是复杂的高温物理化学反应，通过脱磷、脱硫、脱碳等处理，将原料中含有的有害气体与非金属杂物去除，在高温环境下，对钢液成分进行调整，并经过供氧、造渣、搅拌与加合金等阶段达到炼钢目的[1]。整个过程涉及了气体、液体以及固体在钢液、炉渣以及炉气三相间的化学变化。炼一炉钢首先将废钢装入空炉内，并向其中加入铁水，将转炉调整到吹炼位置，同时要将氧枪调整到炉内废钢与铁水以上预定高度后开始吹氧。然后采取不同批次与数量向其中加入白云石、石灰以及萤石等造渣材料。按照设定的流量与氧枪高度，对其吹炼到预定时间后进行副枪检测，并以检测结果为依据，对达不到预定结果的进行补吹。最后，达到钢水成分与温度后即可出钢，并清除熔渣。
2转炉炼钢智能控制系统分析
转炉炼钢控制系统主要包括人工智能、模式识别、专家系统以及神经网络等技术，区别于传统控制方式，通过模拟人脑的方式来对整个炼钢过程进行控制。智能控制系统有效实施的前提是收集数据，通过对大量数据的计算将结果告知计算机系统，确定炼钢生产过程各项参数的最佳状态，包括钢种、温度、吹氧量、溶剂添加量、冷却剂添加量以及出钢时间等[2]。通过反复多次的训练，计算机系统便可以记住所有参数设定要求，然后在实际炼钢时，遇到相似的情况，计算机系统既可以确定出一个合理的控制方案。这样即可以避免假设因素与实际情况不符，以及各问题出现需要采取的解决措施，只需要根据系统给出的控制方案，便可以得到预计的结果。
3转炉炼钢智能控制系统设计
3.1系统结构设计
转炉炼钢智能控制系统主要可以分为三个部分，即废钢与铁水监视模块、仪表监视控制模块以及电气控制指示模块，不同模块需要完成的任务不同。第一，废钢与铁水监视模块。其主要包括设置在天车上的压实称重传感器、ZXD-YC200无线数据采发站、XK3110D配料控制器、监视计算机以及ZXD-YJ200无线接收中心，要保证不同分项功能的正常运行，任何一部分出现故障均会影响系统控制效果。第二，仪表监视控制模块。主要包括质量、流量、温度以及压力等传感器与调节阀，同时还包括通讯分线箱、仪表PLC、通讯适配器、服务器、备用服务器、煤气回收监控计算机等。第三，电气控制指示模块。主要包括电气PLC、电气控制指示计算机以及通讯适配器等。其中，系统内设置的所有计算机统一组成计算机NT网络，可以满足数据共享需求。
3.2系统控制策略
（1）终点控制。转炉炼钢终点控制本质上就是对终点温度与成分的控制，除了要保证终点含碳量、温度符合设计要求外，还要将S、P等元素含量控制在允许值内，并尽量降低钢水含氧量。分为静态控制与动态控制两部分，采用副枪对吹炼过程温度、取样、钢水碳含量以及溶液池液面高度等进行测量，将测量结果输入到计算机数据库内。在转炉快达到终点时，将测量温度与碳含量结果输入到计算机，并对所测实际数值进行优化。通过专家系统动态模型，计算出达到目标温度与目标碳含量补吹所需氧气量以及冷却剂加入量。同时将测量的实际值作为初值，每吹氧3s启动1次动态模型，并对熔池温度与目标碳含量进行预测，在数值达到预定范围后，发出停吹命令。（2）控制过程。转炉炼钢主要分为初期、中期与后期三个阶段，而终点控制主要体现在后期阶段，由第一次副枪检测结果作为依据，确定吹氧含量，同时加入一定量的冷却剂，将炉内钢水温度与碳含量控制在设计范围内。在后期阶段，钢水中杂质已经基本上去除干净，反应过程比较稳定，钢水温度与碳含量变化也更有规律。其中，为确保转炉炼钢终点命中目标，需要在补吹阶段吹入一定量氧气，并加入适量冷却剂与辅助原料，如石灰、矿石、混料等。将副枪检测实际信息作为依据，建立转炉炼钢终点温度与碳含量预报RBF神经网络，包括7个输入点，与第一次副枪检测网络结构相同，其中前6个为补吹氧气量、石灰量、补吹阶段添加铁皮量、混料量、白云石量以及矿石量，对于终点温度预报神经网络。第7个输入点对应第一次副枪检测钢水温度Tf，同时以终点碳含量预报神经网络，第7个输入节点为第一次副枪所检测钢水碳含量Cf，隐含节点数量为m，其通过系统训练结果决定，输出点为1个，对应终点钢水温度Te或者碳含量C。另外，在补吹阶段所需吹氧量，以及副枪钢水碳含量、目标碳含量等，均与补吹阶段添加的冷却剂用量有关。在添加时需要同时考虑对氧气量的影响，来选择冷却剂与辅助原料添加的种类与数量。
4结束语
转炉炼钢过程中外界条件经常会发生变化，控制难度较大，进而会影响炼钢效果。为提高炼钢质量与效率，必须要在原有控制系统基础上进行分析，利用计算机技术、自动化技术以及智能技术等进行完善，提插花艺术论文高各项参数的合理性，降低外界条件变化对炼钢效果的影响，达到提高转炉炼钢生产综合效益的目的。
作者：夏雪生 单位：新余钢铁集团有限公司生产处
