氩氧精炼铁合金终点控制策略的研究

发布时间：2020-09-18 20:48

　　 在当下钢铁冶炼尤其是铁合金的冶炼中,产品的质量和生产效率离不开金属熔液出炉时的终点成分和终点温度,而氩氧精炼冶炼技术以其工艺简单、成本低廉、操作便捷、炉体维护容易等诸多优势逐渐成为冶炼技术的主流。为此,论文以AOD脱碳精炼炉为具体研究对象,综合分析铁合金冶炼过程中的热动力学理论和化学机理,运用先进控制策略,力求达到铁水终点命中率的提高。论文首先介绍了目前钢铁冶炼终点控制技术的国内外研究现状及氩氧精炼技术的发展历程,针对国内传统的铁合金冶炼过程,对比分析了氩氧精炼技术的优势,并简要介绍该技术的工艺流程。在参考了冶炼不锈钢过程及炼钢相关专业的理论和生产实际情况后,深入研究铁合金冶炼铬铁的过程机理,基于质量守恒定律、热守恒定律、灰色生成技术,建立了冶炼低碳铬铁时期的碳含量与供氧速率、碳含量与供氩速率、铁水温度与供氧速率、铁水温度与供氩速率的数学模型。所建模型依据某铁合金厂现场实际采集数据进行参数校正和优化,以求提高模型精度。为了更好利用氩氧精炼技术,在所建的数学模型基础上,应用常规PI控制方法与推理控制方法,以关键变量(碳含量)及扰动均不可测的背景下,在冶炼后期,供氧设定值设定为45L/s,供氩扰动设定为135L/s,选取了可测的中间变量(铁水温度)作为二次输出,控制铁水的碳含量输出。通过MATLAB中Simulink模块对该控制过程进行描述和仿真,仿真显示有:碳含量控制上,常规PI控制存在0.05的稳态偏差,推理控制无稳态偏差;推理控制调节时间比常规PI控制少49min;铁水温度控制上,常规PI控制稳态偏差为14℃,推理控制稳态偏差为1℃;推理控制调节时间比常规PI控制少96min。仿真得出推理控制方法在终点控制方面总体上要优于常规PI控制方法。考虑到碳含量在线检测的新技术应用,论文又运用内模控制方法进行终点控制,并与推理控制方法进行仿真对比,在供氧设定值为45L/s,供氩设定值为135L/s时:在碳含量控制和铁水温度控制上,内模控制调节时间均比推理控制略少些,得出内模控制的优越性。
【学位单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TF64;TP273

【参考文献】

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本文编号：2822157