基於激光煙氣分析轉爐智能煉鋼控制系統檢視原始碼討論檢視歷史
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主要技術內容
1. 技術背景和意義
轉爐煉鋼是長流程鋼鐵企業生產過程中的一個重要環節，發揮着重要的承上啟下作用。轉爐煉鋼的狀態控制在很大程度上決定了最後鋼材成品的質量。轉爐吹煉過程實質上是一個伴隨高流速碰撞、多相位交融、高溫度和高氧化性的劇烈物理化學[1]反應且非穩態的耗散過程。轉爐冶煉過程追求平穩冶煉、終點精準控制，但我國轉爐冶煉短期不可擺脫的處於一個條件多變、目標寬泛、數據可靠性低的工藝粗放但生產高效的煉鋼水平這一現實。對轉爐煉鋼狀態實行在線監測、冶煉過程穩定操作、終點目標精準控制和數據挖掘與分析利用一都是冶金行業待解決的難題。
2. 技術要點和優勢
轉爐煉鋼狀態在線監測較為成熟的手段有音頻化渣控制、爐口火焰分析、爐口測溫、煙氣流量監測、激光或質譜儀爐氣分析和近終點分析法（副槍檢測、投彈測溫、倒爐取樣測溫等）。轉爐煉鋼狀態控制方法在實際生產中主要的有人工經驗控制、靜態控制和動態控制。絕大部分的鋼廠仍然靠人工經驗控制，依靠觀察爐口火焰、取樣觀察並檢測碳成分，動態調整槍位和配加爐料控制爐渣泡沫化。純靜態控制使用的較少，具備副槍控制技術的模型一般帶靜態控制模型。通過轉爐智能控制系統開發，使得冶煉流程具備運行行為自感知、自決策、自執行、自適應能力，最終實現窄窗口穩定運行。
轉爐智能化煉鋼技術目前正在中國各鋼廠推廣使用，以副槍系統為檢測手段的自動化煉鋼技術在大轉爐（＞120噸）上已普遍採用，但該系統投資大，占用空間大，運行成本較高。上世紀60年代開始，日本住友金屬、德國EKO鋼廠、荷蘭霍戈文鋼廠等開始研究並應用煙氣分析動態控制技術，現如今國外鋼廠基本單獨採用煙氣分析或採用「副槍+爐氣分析」來實現智能化煉鋼[2]。基於激光煙氣分析技術首先從認識層面上由點修正提升為全時間域修正，如果配合副槍直接測量手段可使得轉爐冶煉過程全階段識別、過程穩定控制、終點準確命中。
技術應用情況
鋼鐵研究總院從1995年開始承接國家自然基金課題開始從事轉爐自動化煉鋼技術的研究。於2006年和濟南鋼鐵合作開發採用基於激光氣體分析技術的轉爐的動態控制系統，為高效經濟控制轉爐生產實現自動化煉鋼打下了基礎。2016年，鋼鐵研究總院開發了一套從設備到系統軟件完整的激光爐氣分析智能煉鋼系統。首先在山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠上線運行，運行一年多，已實現單獨應用激光爐氣分析技術進行全過程無干預智能煉鋼，並在降低生產成本、提高生產效率和改善鋼水質量方面取得了較好的應用效果。2019年，我院陸續與濟源鋼鐵、廣東韶關、攀鋼、寧夏申銀簽訂基於激光煙氣分析的轉爐智能煉鋼系統技術研發攻關項目。運用智能煉鋼控制系統可以實現：轉爐煉鋼冶煉自動吹煉、自動底吹攪拌及自動加料；實現用大數據的方法準確計算造渣料加入量；利用終點控制模型，精準控制終點碳、終點溫度；利用終點成分精準計算合金配比，實現窄範圍出鋼；對煉鋼過程進行計算仿真，實時監控轉爐冶煉狀況；仿真模擬並監控、指導濺渣護爐工藝。