基于炉气分析的自动化炼钢控制模型

发布时间：2020-11-02 00:38

　　 通过对转炉内各个元素的氧化反应的动力学和热力学分析,建立了基于炉气分析的转炉冶炼过程动态控制数学模型。根据数学模型建立在线预报软件并进行离线模拟。离线模拟结果表明,该软件具有良好的终点命中率,对转炉的实际生产具有指导意义。根据炉内物理化学反应的特点,建立了基于炉气分析的炼钢预报数学模型,模型包括转炉烟气—炉气的校正模块、脱碳速率模块、元素耗氧分析模块、石灰熔化速度模块、渣成分质量模块、熔池钢液温度计算模块、成分和质量计算模块。在烟气—炉气校正模块通过烟气成分中的氮平衡对炉内和烟道中的二次燃烧进行计算,从而得出精确的初始炉气成分,为模型的精确计算提供数据。脱碳速率模块通过校正后的炉气成分计算得出,并根据冶炼不同时期采用不同的脱碳速率计算方法。元素耗氧分析模块通过对转炉内各个氧化反应的具体分析和吉布斯自由能的计算得出各个元素的氧化分配系数。石灰熔化速度模块通过熔渣物质组分计算得出。根据转炉不同时期建立了不同的温度预报模型,在冶炼前期,建立基于热平衡理论的温度预报模型;冶炼中期采用反应平衡理论建立了温度预报模型;冶炼后期重新启用热平衡的温度预报模型,并确定了各种预报模型的切换条件。利用物质平衡建立了碳含量预报模型。采用VB6.0和SQL Sever2000编译预报软件,并进行离线模。离线模拟时通过对烟气信息的分析对非正常炉况进行预报,并分析非正常炉况对模拟准确性的影响。离线模拟结果表明,终点温度预报偏差小于20℃的占84.8%,终点碳预报偏差小于0.02%的占82%;碳含量预报偏差小于0.02%且温度预报偏差小于20℃的炉次双命中率达到73.9%。
【学位单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TF345
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
第1章 绪论
    1.1 氧气转炉的介绍
    1.2 氧气转炉的发展
        1.2.1 氧气转炉的出现与发展
        1.2.2 中国氧气转炉的应用与发展
    1.3 转炉冶炼过程控制技术的发展
        1.3.1 人工经验转炉控制技术介绍
        1.3.2 静态模型转炉控制技术介绍
        1.3.3 动态模型转炉控制技术介绍
    1.4 基于烟气分析的转炉动态控制技术
        1.4.1 烟气分动态控制技术介绍
        1.4.2 烟气分析设备简介
        1.4.3 各种转炉成产控制技术比较
        1.4.4 国外应用基于烟气分析动态控制情况介绍
        1.4.5 国内应用与开发基于烟气分析动态控制情况介绍
    1.5 本课题研究意义
    1.6 研究内容
    1.7 技术路线及方案
第2章 转炉内物理化学反应热力学及动力学分析
    2.1 转炉冶炼条件下硅氧化反应机理分析
        2.1.1 硅氧化热力学分析
        2.1.2 硅氧化的动力学分析
    2.2 转炉冶炼条件下锰氧化反应机理分析
        2.2.1 锰氧化的动力学分析
        2.2.2 锰氧化反应动力学分析
    2.3 转炉冶炼条件下磷氧化反应机理分析
        2.3.1 脱磷反应热力学分析
        2.3.2 脱磷反应动力学分析
    2.4 碳的氧化机理
        2.4.1 脱碳反应热力学分析
        2.4.2 脱碳反应过程机理
        2.4.3 脱碳反应主要环节分析
        2.4.4 脱碳反应速率
第3章 基于炉气分析的转炉实时预报数学模型的建立
    3.1 烟气—炉气成分校正
    3.2 脱碳速率模块
    3.3 转炉内氧元素分配分析模块
        3.3.1 转炉内氧元素宏观分配分析
        3.3.2 转炉内氧元素微观分配分析
    3.4 石灰熔化模块
    3.5 熔池钢液成分和质量计算模块
    3.6 熔渣成分质量模块
    3.7 熔池钢液温度
        3.7.1 转炉冶炼前期温度预报
        3.7.2 冶炼前期和中期温度预报模型转换条件
        3.7.3 冶炼中期基于反应平衡理论建立熔池温度预报模型
        3.7.4 冶炼后期熔池温度预报
    3.8 小结
第4章 炉气分析系统软件开发
    4.1 VB6.0 和SQL 2000简介
    4.2 模块计算流程
    4.3 软件功能和编译介绍
        4.3.1 软件界面和功能介绍
        4.3.2 模型程序编译说明
第5章 软件运行结果及分析
    5.1 软件运行过程分析
        5.1.1 冶炼过程分析
        5.1.2 特殊炉次冶炼过程分析
        5.1.3 非正常冶炼现象对模型计算影响分析
    5.2 模型计算值与实际冶炼结果比较和分析
    5.3 模型计算误差分析
    5.4 小结
结论
参考文献
致谢
导师简介
作者简介
学位论文数据集

【参考文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 刘东;基于人工神经网络的转炉炼钢终点预测模型研究[D];南京理工大学;2007年

2 史战东;转炉终点控制模型的比较分析和改进研究[D];重庆大学;2008年

本文编号：2866326