電弧爐冶煉過程先進控制方法的研究與應(yīng)用.pdf

1、電弧爐煉鋼是用來生產(chǎn)特殊鋼和高合金鋼的主要方法。同轉(zhuǎn)爐煉鋼相比較，電弧爐具有鋼液溫度能靈活掌握、熱效率高、爐內(nèi)氣氛可以控制、設(shè)備簡單、工藝流程短等優(yōu)點，再加上充足的廢鋼資源以及環(huán)保意識的加強，因而世界各國都在穩(wěn)步地發(fā)展電爐煉鋼。有效地操作、高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能降耗、低成本的運行對鋼鐵工業(yè)是至關(guān)重要的。冶煉過程的自動控制系統(tǒng)是電弧爐的一個重要組成部分，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。本文以經(jīng)濟指標(biāo)和工藝指標(biāo)兩條主線，研究了先進控制技術(shù)在電弧爐過程控

2、制中的應(yīng)用，主要內(nèi)容如下： (1)基于經(jīng)濟指標(biāo)的電弧爐冶煉過程優(yōu)化設(shè)定為了實現(xiàn)質(zhì)量穩(wěn)定可靠和低成本的系統(tǒng)控制目標(biāo)，圍繞終點控制這一基本主線，提出了基于經(jīng)濟指標(biāo)的生產(chǎn)過程中工藝設(shè)定值優(yōu)化操作思想。對過程參數(shù)進行了分析，提出了冶煉工藝優(yōu)化目標(biāo)并確定了優(yōu)化設(shè)定值。通過對冶煉過程的能量需求與損失的分析與計算，通過對需氧量、冶煉周期、能量平衡等的分析，建立了以工序效益最大化為目標(biāo)的工藝模型，對廢鋼、鐵水、吹氧量、電能輸入量以及噴碳量等進行

3、優(yōu)化。通過建立基于模糊數(shù)的優(yōu)化配料計算模型、基于整數(shù)混合非線性規(guī)劃的供電模型，以及基于灰色合金元素收得率校正的合金控制模型，實現(xiàn)了以降低冶煉成本為目標(biāo)的終點控制的優(yōu)化設(shè)定。 (2)利用案例推理方法對電弧爐煉鋼進行終點預(yù)報采用案例推理的方法建立終點預(yù)報的模型。文中給出了求解案例相似度的方法、案例重用的方法。為彌補案例推理方法的不足，結(jié)合增量模型終點預(yù)報的方法，給出了基于多支持向量機的補償建模方法，以提高案例推理終點預(yù)報的精度。仿真

4、結(jié)論表明，基于案例推理和多支持向量機補償?shù)慕K點預(yù)報方法具有較為理想的預(yù)報精度。 (3)利用分段控制策略對電弧爐煉鋼進行終點控制依據(jù)電弧爐冶煉工藝上的階段劃分，建立了分段控制的方法。熔化期采用靜態(tài)控制方法，以追求冶煉成本的降低；氧化期為提高冶煉鋼水的質(zhì)量，采用智能控制方法，采用T-S模型建立供電量和吹氧量的預(yù)設(shè)定模型，為提高精度，在終點預(yù)報的基礎(chǔ)上，采用模糊技術(shù)建立了校正模型，提高了終點控制的命中率。 (4)實現(xiàn)電弧爐整體

5、自動控制系統(tǒng)設(shè)計基于電弧爐冶煉過程特性和控制問題分析，本文以溫度控制和成分控制為主線包括各子控制系統(tǒng)在內(nèi)的整體自動控制系統(tǒng)進行了設(shè)計與分析，為復(fù)雜工業(yè)過程的建模和優(yōu)化設(shè)計提供了新思路。 由于在電弧爐冶煉過程中采用了上述這些先進控制技術(shù)，從整體上提高了電弧爐冶煉過程自動化控制水平，有效地抑制了產(chǎn)量質(zhì)量隨著不同操作人員而波動的不穩(wěn)定性。實踐證明具有降低成本、提高冶煉命中率等顯著的優(yōu)點。同時加強了信息管理能力，降低了工人的勞動強度，取