基于火焰多光譜分析的轉(zhuǎn)爐終點控制研究.pdf

1、轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)效率高、能耗低，是目前鋼鐵行業(yè)中最主要的煉鋼生產(chǎn)方式之一，其吹煉終點的準確控制對降低能源消耗、節(jié)約生產(chǎn)成本，提高鋼產(chǎn)品質(zhì)量，提升環(huán)保能力，擴大產(chǎn)品范圍具有決定性的影響。然而，由于轉(zhuǎn)爐煉鋼所采用的原料成分不穩(wěn)定，吹煉過程涉及多種高溫環(huán)境下復雜的物理、化學反應，吹煉終點的熔池成分受眾多因素影響，使得轉(zhuǎn)爐煉鋼終點的在線準確控制至今難以實現(xiàn)，這也是全世界冶金行業(yè)亟待解決的難題。本文針對上述問題展開研究，具體內(nèi)容包括以下幾個方面:

2、r>　　構建了爐口火焰多光譜輻射信息采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在煉鋼現(xiàn)場的復雜環(huán)境下穩(wěn)定地實現(xiàn)遠距離、非接觸式的爐口火焰多光譜輻射信息的采集，且采集過程不受轉(zhuǎn)爐的吹煉工藝變化以及轉(zhuǎn)爐爐型差異的影響;將不同吹煉階段爐口火焰的光譜分布特征和轉(zhuǎn)爐爐前操作工人的經(jīng)驗相結(jié)合，分析了轉(zhuǎn)爐吹煉過程中爐口火焰與熔池狀態(tài)之間所存在的規(guī)律。
　　以吹煉過程中與熔池碳含量相關的爐口火焰光譜特征及吹煉參數(shù)作為模型的輸入變量，分別提出了兩種針對于不同的終點目標碳

3、含量范圍的基于支持向量機分類與回歸混合模型的終點碳含量預報方法。提出了采用吹煉中期的爐口火焰光譜特征等作為輸入變量來構建終點磷含量二分類模型的方法。提出了采用爐內(nèi)鋼水作為輻射源來測量輻射采集系統(tǒng)的響應系數(shù)的方法，并分別采用雙波長法和多光譜法對爐口火焰溫度進行計算?？紤]到爐口火焰溫度與熔池溫度之間的聯(lián)系，構建了基于支持向量機回歸算法的終點溫度預測模型，實現(xiàn)了熔池溫度的在線、非接觸式的準確預測。
　　本文所有數(shù)據(jù)均是在實際的轉(zhuǎn)爐吹煉過

4、程中采集得到的。此外，為了檢驗所提出的方法與系統(tǒng)的實際應用效果，將上述系統(tǒng)與終點碳溫預報模型應用于煉鋼廠的實際吹煉過程。實驗對象均是隨機抽樣的鋼廠正常的吹煉過程。實驗結(jié)果表明，本文所構建的終點預測模型能夠完全滿足煉鋼現(xiàn)場的實際要求，在國內(nèi)外首次實現(xiàn)了采用爐口火焰多光譜分析進行轉(zhuǎn)爐吹煉終點的準確預測，其終點命中率相比于人工經(jīng)驗法的73％提升了約20％。本文的研究方法能夠適用于不同的轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝，且不受吹煉過程中復雜的熔池反應的影響，對世界