计算机智能优化控制控制技术在铸钢冶炼中的应用

1概述

钢液质量在很大程度上决定了铸件的最重质量。但以往的钢铁冶炼过程采用的是粗放型的生产方式，生产过程中存在着很大的随机性，导致同一种材质的钢水质量存在非常大的差异。西玛高科开发出熔炼智能优化控制技术，使整个冶炼过程在既定的冶炼控制步骤指导下进行，将粗放型的生产方式规范化、制度化，从而保证了钢液质量的稳定性。

2． 硬件系统构成

该系统采用1台过程计算机站通过公司局域网与炉前两台终端电脑、炉前测温仪、定氧仪、光谱分析仪等相联。服务器位于集团信息中心，用于数据传输、存储与交换，并24h开机，配备保安电源，确保数据的安全性。EAF终端控制智能优化控制安装于电弧炉控制室，主要用于原辅材料信息的录入、订单的生成、炉料的配比和电弧炉炼钢过程控制；LF终端控制智能优化控制位于精炼炉控制室，主要用于精炼过程中精确调整控制成分。测温仪安装在EAF炉测钢液温度，定氧仪安装在LF炉测温、测氧活性。所测数据通过服务器再传输到EAF炉前。炉前所取试样通过风送管道，发送到光谱室，光谱分析结果自动传输到炉前。

3  软件应用

3.1  炼钢准备

炼钢准备前的录入信息主要由钢种标准成分、原辅材料信息、返回料分类等组成（见图2）。只有具有较高权限的使用者有权更新数据信息。所有录

入原始数据确认无误后，操作员可以通过人机接口在冶炼计划中指定一种冶炼方案，即输入生产炉号、所炼钢号、使用钢包号、出钢温度等信息。炼钢准备虽不直接参与控制，但它直接影响电炉炼钢的过程控制。在正式冶炼前，系统会根据订单信息自动生成炉料配比、原辅材料的需求量等，所需材料打印成配料单，炉前工按此备料，准备冶炼。

3.2  炼钢过程的控制

电炉炼钢过程控制由两个阶段组成：EAF冶炼控制和LF冶炼控制。

3.2.1EAF冶炼控制

主智能优化控制生成冶炼订单后，打开EAF终端控制智能优化控制，选定既定的订单号，开始冶炼。系统自动地记录生产日期和时间，并按照冶炼控制参数进行提醒（见图2）。

⑴备料加料阶段：操作工按照智能优化控制要求的批次加入炉料。如有特殊情况，操作员可按照工艺要求，修改废钢配料方案或是原辅材料的加入量。然后，按照实际实施情况进行数据输入。

⑵溶化氧化控制阶段：该阶段，智能优化控制要求使用大功率送电化料，并指定了相应的取样温度。在该温度下取样结果传输到智能优化控制后，智能优化控制自动判断是否换渣、是否升温，直至符合要求为止。否则智能优化控制停止不前，数据无法传输。智能优化控制规定了氧化温度的范围，并能够根据成分结果，自动计算出所需氧气量。

⑶还原阶段：氧化阶段符合既定冶炼工艺要求后，智能优化控制根据吹氧后的成分变化给出适当的插AL量、碳粉、CaSi粒等还原剂的用量，炉前按此操作即可。

⑷出钢阶段：达到要求的出钢成分、出钢温度后，智能优化控制保存EAF冶炼记录并出钢精炼。

3.2.2 LF冶炼控制

EAF冶炼智能优化控制结速后，打开LF冶炼智能优化控制，选择相应的冶炼订单，开始精炼（见图2）

⑴升温、调渣阶段：由于EAF出钢过程中大量的温度损失。LF精炼初始要求立即升温到规定值，并按智能优化控制要求的数量加入石灰、萤石以及还原剂等。使用Celox测量、测氧活性，智能优化控制根据测量结果加入适量的还原剂，并保持一定的还原时间。直至氧活性、温度符合要求后，方允许调整合金。

⑵调整合金阶段：温度、氧活性符合要求后，智能优化控制根据光谱分析结果自动采用成本最低原则进行合金需求量计算，并按要求分批加入。操作工可根据适当的情况调整合金使用量，但这些均作为冶炼操作被记录在册。

⑶出钢浇注阶段：所有参数达到智能优化控制规定之后，智能优化控制自动保存记录，并由服务器生成冶炼汇总表，以备后查。

4. 智能优化控制运用效果

共享铸钢公司引进该冶炼控制软件后，积极运用到生产实践当中，并进行了严格的智能优化控制操作分工。熔炼技术人员负责原辅材料数据录入，以及生产工艺、订单的指定；炉前操作工只负责智能优化控制的使用，不得更改冶炼参数设置，使冶炼操作智能优化控制化、规范化、制度化。自从使用该智能优化控制后，共享铸钢生产的钢液质量不断提高，冶炼参数控制符合率从2006年的63℅符合率上升到2008年的95℅以上。

通过近两年的使用，总结出计算机智能优化控制化控制在冶炼过程中起到了如下作用：

（1）智能优化控制化控制使冶炼操作规范化、制度化，减小了人为因素造成的工艺差异性，便于工艺适用性的判别，有助于工艺更新与改进。

（2）强化了过程监督的能力，能够提供完整、详细、真实的过程记录，便于质量分析与改进。

（3）操作时时控制性较好，时刻以醒目的红色强调重点参数控制，甚至在未达到要求时停止前进，提高冶炼工艺要点落实率。

（4）炉料配比，合金计算的准确性非常高，避免人为疏忽造成的材料计算错误。