若干復雜鋼鐵工業(yè)過程工藝指標的智能控制及應用研究.pdf

1、鋼鐵工業(yè)過程工藝指標，如鐵水含硫量和鋼坯精軋溫度等，與鋼鐵工業(yè)過程的產(chǎn)品質(zhì)量和原材料消耗密切相關，將工藝指標控制在生產(chǎn)工藝規(guī)定的范圍內(nèi)，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)消耗具有重要作用。因此，鋼鐵工業(yè)過程控制不但要對底層回路進行精確控制，也要對工藝直接進行約束控制。由于鋼鐵工業(yè)過程的工藝指標往往不能在線連續(xù)檢測，而且與基礎控制回路的輸出相關聯(lián)，它們之間的動態(tài)特性可能具有強非線性、大滯后和不確定性等綜合復雜性特征，加上生產(chǎn)工況頻繁變化，很難用數(shù)學

2、模型加以描述，因此采用現(xiàn)有的優(yōu)化控制方法難以到達理想的控制效果，只能依靠操作人員憑經(jīng)驗控制回路設定值，當工況發(fā)生變化時，往往使工藝指標實際值偏離目標值范圍，造成產(chǎn)品質(zhì)量下降，消耗增加。本文依托“鞍鋼第二煉鋼廠鐵水脫硫扒渣工程”和“鞍鋼新軋鋼股份有限公司線材廠軋線冷卻系統(tǒng)改造項目”，開展了復合噴吹鐵水脫硫過程和線材軋制冷卻過程的工藝指標：鐵水終點含硫量和鋼坯精軋溫度的約束控制研究，取得了如下成果： (1)針對復合噴吹鐵水脫硫過程鐵

3、水含硫量不能在線連續(xù)檢測，過程存在不可測擾動使人工設定終點含硫量命中率低等問題，提出了由優(yōu)化設定層和脫硫劑噴吹過程控制層兩層結構組成復合噴吹鐵水脫硫過程工藝指標——鐵水終點含硫量的智能控制方法，優(yōu)化設定層由基于領域知識的，能夠在線優(yōu)化的脫硫劑噴吹量及噴吹速率預設定模型和反饋補償模型組成。優(yōu)化設定層根據(jù)鐵水目標含硫量和鐵水初始含硫量，以及鐵水重量和溫度，給出最佳脫硫劑噴吹量和噴吹速率；噴吹過程控制層采用回路控制和順序邏輯控制策略跟蹤設定的

4、最佳脫硫劑噴吹量和噴吹速率，將鐵水終點含硫量控制在目標值規(guī)定的范圍內(nèi)。 (2)采用面向?qū)ο蟮姆治觥⒃O計方法開發(fā)了實現(xiàn)復合上述噴吹鐵水脫硫過程工藝指標智能控制方法的軟件系統(tǒng)，并將其成功地應用于某鋼廠的脫硫站控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)有效地解決了人工設定方式下終點含硫量命中率低問題，使終點硫偏差小于等于1ppm的命中率達到80％以上，在保證工藝目標的前提下，大大降低了脫硫過程的生產(chǎn)成本。 (3)，針對高線軋制冷卻過程冷卻系統(tǒng)響應滯后，

5、被軋制鋼坯駐留水箱時間短，鋼坯溫度分布不均勻且又不能在線連續(xù)檢測造成的人工控制鋼坯精軋溫度波動過大的問題，提出了由冷卻水流量優(yōu)化設定層和流量控制層組成的兩層結構的高線軋制冷卻過程工藝指標——鑰坯精軋溫度的智能控制方法。其中，優(yōu)化設定層由基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡的溫度預測模型、基于領域知識的最佳流量預設定模型和反饋設定補償模型組成。溫度預測模型用于預測鋼坯到達冷卻系統(tǒng)時的溫度，預設定模型用于給出不同鋼坯的最佳冷卻水流量，反饋補償模型則用于根據(jù)實

6、際鋼瓶驚乍溫度和目標溫度之間的偏差給出最佳冷卻水流量的反饋補償值。流量控制是在鋼坯段精確跟蹤的支持下，采用回路控制策略，對冷卻水流量進行反饋閉環(huán)控制，使其跟蹤設定值，將鋼坯精軋溫度控制在目標值范圍內(nèi)。 (4)采用面向?qū)ο蠓治鲈O計方法開發(fā)了實現(xiàn)高線軋制冷卻過程工藝指標智能控制方法的軟件系統(tǒng)，并將其成功地應用于某線材廠多線、多鋼坯同時在線處理的冷卻系統(tǒng)控制，實現(xiàn)了對鋼坯精軋溫度的有效控制，使鋼坯的精軋溫度偏差在目標值范圍內(nèi)(±10