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1、学生姓名__________指导教师_____________学院专业班级____12转炉炼钢生产中氧枪系统的自动控制摘要：在转炉炼钢生产过程中,氧枪枪位直接关系到造渣、脱碳、升温及冶炼过程的平稳进行。氧枪系统的控制是非常重要的一个环节,它直接影响着转炉炼钢生产的安全、高效及钢水质量。音平控渣系统，可给出喷溅、返干的趋势，在此基础上，开发氧枪枪位自动控制专家系统，对喷返干进行预测，采用自学习技术给出枪位操作提示。此系统为氧枪自动控制奠定了基础。关键字：转炉、氧枪、自动控制1、前言在整个炼钢过程中,氧枪枪位是一个非常重要的参数,它
2、直接关系到炼钢过程中的脱碳、造渣、升温以及喷溅的发生,因此,必须很好地控制氧枪的枪位,使炼钢过程得以平稳进行。在转炉炼钢整个炉役中,随着炼钢炉次的增加,炉衬由于受到侵蚀不断变薄,炉容不断增大,因此,每隔一定炉次对熔钢液面进行测定,根据装入制度及测定结果确定氧枪高度,而在两次测定期间,氧枪高度保持不变。同时,在具体每一个炉次中,按照吹炼的初期、中期和末期设定若干不同高度,而在每一时间段内,其高度是不变的。由于在转炉炼钢过程中要向炉内分期分批加入造渣剂、助熔剂等造渣材料和冷却剂,使炉内状况发生变化,相当于加入一个扰动,同时在不同阶段
3、,渣的泡沫程度及粘度也不同,12而目前的固定氧枪高度吹炼不能及时适应这些情况,从而使炉内的反应及造渣不能平稳地进行。造渣是转炉炼钢过程中的一项重要内容,渣的好坏直接关系到炼钢过程能否顺利进行,有时甚至造成溢渣或喷溅,从而降低钢的收得率以及粘枪,因此要尽量避免溢渣和喷溅。另一方面,固定枪位的吹炼模式也无法适应铁水、废钢、造渣材料等化学成分变化引起反应状况的不同。针对转炉炼钢过程中固定枪位所存在的问题,我们采用模糊控制的方法使氧枪枪位根据炉内的具体情况进行连续调节,同时针对转炉炼钢是一炉一炉进行的,炉与炉之间既不完全相同又有联系的特
4、点,采用自学习技术确定每一炉次氧枪的枪位,使转炉炼钢过程平稳进行,从而提高碳温命中率。1、声音测量在转炉炼钢过程中,由于吹入转炉的氧气(顶底复吹转炉还要在底部吹入氮气、二氧化碳、氩气等气体)的搅拌作用以及炉内发生的强烈氧化等反应,使得炼钢期间发出很强的声音,声音的大小与炉内状况有着明确的对应关系,声音的强度与炉渣高度成反比,尤其是在吹炼的初期和中期,这种关系更为准确[2],因此可以通过测量声音准确了解炉内情况,以便更好地控制吹炼过程。测声仪的麦克风安装在位于炉口处的炉墙内,运行频率为180±22.5Hz。12使用音平检测技术可优
5、化操作，减少炉渣较大量喷溅和严重返干的发生率。图4是音平检测系统的工作原理图。根据国内某炼钢厂对音平检测系统调试阶段的操作水平与正式投入运行3个月后的操作水平进行比较可看出，工人的操作水平有了明显的提高。如果将无喷渣、无返干、基本上全程化渣的操作定为A级；把略有喷溅或短时间(＜1min)返干的操作定为B级；把有较大量喷溅或有较长时间返干的操作定为C级的话，则437炉的统计结果表明，采用该系统后A级操作率从48.2%升至59.1%；C级操作率从13.5%降至8.4%；返干率从25.2%降至14.4%。图1、音平检测系统图1、枪位控
6、制目前,转炉炼钢氧枪枪位一般是根据吹炼状况分段设定的[1]。在每一段中,枪位不再变化,如图1所示。在本文中,根据转炉炼钢的不同阶段采用不同的控制策略。在吹炼初期和中期,由于分批加入造渣材料和助熔剂,且渣高与声音具有明确的反比关系,因此采用模糊控制调节枪位。而在吹炼末期,则采用较低的固定枪位进行吹炼,以利于石灰进一步渣化,使脱碳反应按扩散进行,渣钢反应趋于平衡,炉内钢水成分和温度得以均匀。在在初、中期的模糊控制中仍然采用这种分段设定的枪位作为基本设定,而在每一段中,根据炉况采用模糊控制对枪位进行自动调节,即u=u0+Δu,其中u为
7、要控制的氧枪枪位,u0为每个阶段设定的基本枪位,Δu为对枪位的调整量。12图2、氧枪枪位示意图2.1模糊子集及隶属函数的选取将测得的声音的偏差及偏差变化率进行归一化,并选取声音的偏差SE及其变化率SC的模糊子集分别为SE:{NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB}={Se-3,Se-2,Se-1,Se0,Se1,Se2,Se3}={Sei,iII=[-3,-2,-1,0,1,2,3]}SC:{NB,NS,ZE,PS,PB}={Sc-2,Sc-1,Sc0,Sc1,Sc2}={Scj,jIJ=[-2,-1,0,1,2]}偏差SE及
8、其变化率SC的隶属函数选如图3所示的三角形隶属函数。图3、SE和SC的隶属函数122.2模糊推理采用T-S确定性模糊推理,其推理规则为ifSEisSeiandSCisScjthenΔuisΔuij其中$uij为确定的函数或确定的实数,而非模糊集。设μAi(Se)
