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(diǎn)的準(zhǔn)確控制對(duì)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(kuò)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(guò)程涉及多種高溫環(huán)境下復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng),吹煉終點(diǎn)的熔池成分受眾多因素影響,使得轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)的在線準(zhǔn)確控制至今難以實(shí)現(xiàn),這也是全世界冶金行業(yè)亟待解決的難題。本文針對(duì)上述問(wèn)題展開(kāi)研究,具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:構(gòu)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(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(guò)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(yàn)相結(jié)合,分析了轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)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(guò)程中與熔池碳含量相關(guān)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(duì)于不同的終點(diǎn)目標(biāo)碳含量范圍的基于支持向量機(jī)分類與回歸混合模型的終點(diǎn)碳含量預(yù)報(bào)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(lái)構(gòu)建終點(diǎn)磷含量二分類模型的方... 

【文章來(lái)源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：140 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)?

在吹煉的前五分鐘內(nèi)，熔池中的磷、硫、錳等雜質(zhì)迅速氧化，氣體氧化物作為廢??氣排出，其他氧化產(chǎn)物與加入的堿性造渣輔料相結(jié)合，在熔池表面形成一層粘稠的鋼??渣，為了保證吹煉的正常進(jìn)行，需要在中途停止吹氧，進(jìn)行傾爐倒渣的操作，如圖１．２??中的ｄ所示，但無(wú)需進(jìn)行取樣操作；完成倒渣操作后，回正爐體，再次降下氧槍吹氧，??開(kāi)始主吹階段（亦稱為一吹），這一階段會(huì)繼續(xù)輔料的添加。在吹煉耗氧量到達(dá)某個(gè)臨??近終點(diǎn)的時(shí)刻后，一般在９分鐘左右時(shí)第二次停吹。二次停吹的目的是進(jìn)行倒?fàn)t取樣??（圖１．２?ｄ），并利用接觸式熱電偶測(cè)溫，以獲得此時(shí)熔池溫度以及碳含量等成分信息的??實(shí)際值，并據(jù)此在后續(xù)的二吹步驟中進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。二吹過(guò)程中，當(dāng)熔池的成分和??溫度預(yù)計(jì)達(dá)到出鋼的要求時(shí)，升起氧槍停止吹煉，并轉(zhuǎn)動(dòng)爐體出鋼（圖１．２?ｅ），將鋼水??注入鋼包中，隨后將轉(zhuǎn)爐向前傾，倒出爐內(nèi)的鋼渣（圖１．２?ｆ），準(zhǔn)備下一爐的吹煉。至??此

在于吹煉的末期，往往會(huì)提前中止吹氧，并提槍倒?fàn)t，然后人工取樣，或是利用副槍??等設(shè)備進(jìn)行取樣操作，分析爐內(nèi)鋼水的碳含量和溫度等狀態(tài)信息，并據(jù)此在后續(xù)的吹??煉中修正鋼水的成分、溫度等參數(shù)。具體的工藝一般如圖１．４所示，對(duì)于低碳鋼種的??吹煉過(guò)程而言，圖中所示的主吹階段的終點(diǎn)碳值較高，二吹或是補(bǔ)吹后的碳值與一吹??到底的碳值相近。??倒渣?取樣取樣??ｉ?ｉ吹煉時(shí)問(wèn)＞??￣Ｙ￣＾?＾?Ｖ?＾?＾??造渣?主吹?二吹補(bǔ)吹??圖１．４中途倒?fàn)t取樣的轉(zhuǎn)爐吹煉步驟示意圖??１．３轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制技術(shù)發(fā)展與研究現(xiàn)狀??轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程是一個(gè)將鐵水轉(zhuǎn)化為鋼水的過(guò)程［５］，在這個(gè)過(guò)程中需要實(shí)現(xiàn)的主要??任務(wù)包括降碳升溫、降低雜質(zhì)含量以及調(diào)整成分，從而得到符合出鋼要求的鋼水。從??冶金學(xué)角度看［６＞７］，轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程涉及氣體、液體和固體在鋼液、爐渣及爐氣三相間的??流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)、熔化、熔解等復(fù)雜過(guò)程，因此轉(zhuǎn)爐煉鋼是一個(gè)反應(yīng)速度快、影響??因素多、過(guò)程復(fù)雜的多元、多相高溫物理、化學(xué)過(guò)程。在實(shí)際的生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)爐煉鋼的??控制可以分為吹煉過(guò)程控制和吹煉終點(diǎn)控制兩大類。??其中，轉(zhuǎn)爐吹煉的過(guò)程控制是通過(guò)轉(zhuǎn)爐氧氣供應(yīng)的控制（氧氣供應(yīng)流量、氧槍槍??位）以及造渣加料控制（造渣料類型、分批投料次數(shù)、投料時(shí)刻）等實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)??程控制的穩(wěn)定和平穩(wěn)

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