基于光谱分析和支持向量机算法的转炉炼钢终点碳分类检测技术
发布时间：2021-02-09 07:51
终点碳含量控制是转炉炼钢生产中的关键工艺之一,它直接关系到出钢的品质、炼钢的成本以及废气的排放等。然而在转炉冶炼过程中,因为加入原材料的不稳定性和吹炼过程中复杂的化学反应等原因,对钢水碳含量进行准确地在线终点控制一直是全世界冶金行业多年来亟待解决的难题。因此,研究一种高精度的在线实时检测方法显得尤为迫切,本文针对这一问题,研究了一种钢水碳含量分类实时检测方法。分析了国内外转炉炼钢终点控制技术的研究现状,以及现阶段的检测方法并总结其优劣,基于炉口火焰光谱分析和支持向量机原理,提出了一种终点碳分类检测方法。此方法通过对采集到的火焰光谱进行分析,提取能够表征炉内碳含量的特征参量,利用支持向量机分类算法对参量进行训练,得到分类模型。根据分类模型,设计了炼钢现场实时检测的流程算法,利用已有的拟合曲线来现场检测碳含量的确切值,并基于LabVIEW平台开发了一套现场实时检测系统。经现场测试验证,此方法具备精度高、实时检测和抗外界环境干扰的能力强等优点,完全适合炼钢现场的工作环境,可以满足钢厂的实际要求。
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１氧气顶吹转炉炼钢的结构示意图??传统的转炉炼钢方法是在转炉内加入原料进行吹炼，通过人工观察来控制氧??气的输送速度和量，使得钢水中的某些元素反应，运到降低其含量的目的
?专家系统ｆ?百动巧制系统１??图１．２副枪动态终点控制系统结构示意图??副枪动态终点控制方法的结构图，可如图１．２所示Ｐ２１。利用副枪检测得来的??数据经过处理后传给动态模型控制系统，然后动态模型控制系统对参数进行重新??计算，得出到达终点所需要的参量值，指导进一步的转炉操作。??（２）炉气分析动态控制方法Ｐ３’２４３：获取炉口排除的炉气信息，分析其化学组??分，计算转炉内钢水的脱碳速度，进而得出钢水中的碳含量，对终点控制提供依??据ＰＳ１。炉气分析法不仅可Ｗ检测碳元素的含量和钢水温度，还可Ｗ检测炉内的??其它元素的含量。与副枪动态控制技术相比，其设备安装不受炉口尺寸的限制，??不需要对原有的转炉进行改造，投资少。但是其存在或多或少的缺点，如质谱仪??造价比较高
由于靠近转炉附近的工作环境比较恶劣，空气中有大量的烟尘和铁粉，一些??精密仪器根本无法进行准确的测量工作，因此为了能够对炉口火焰进行远距离探??测，设计了一套适合现场环境的炉口火焰信息采集系统，具体装置组成如图２．１??所示。此系统有如下优点：易于安装、操作简便、能适应炼钢现场恶劣环境和受??外界环境干扰少等，系统主要由望远探测系统、光谱仪、计算机组成。在实际采??集炉口火焰光谱过程中，望远镜对准转炉炉口火焰位置，实时的将炉口的火焰图??像通过光纤传输到光谱仪中，在光谱仪（使用的是ＣＣＤ光栅光谱仪）中进行分??光，将火焰光谱福射能量转化成电信号，来检测火焰的光谱变化。经过光谱仪转??化后的光谱信息被输入到计算机中，经过降噪、变量的提取，再利用事先训练好??的模型进行分析、计算，得出最终的终点碳结果。??ｊ￣竺气排＾?＾??ｕ?＾传输光纤）１?ｊ??＾?＾?Ｖ??Ｎ????＾?光谱仪?Ｊ??图２．１炉口火焰光谱获取装置图??２丄１望远探测系统??前面己经介绍过，转炉炼钢现场环境比较恶劣，对一些仪器的要求就比较高，??因此其造价成本就很高。在本研究课题中
【参考文献】：
期刊论文
[1]转炉炼钢工艺自动控制的新进展[J]. 李晨光,陈丽娟,赵自强. 企业研究. 2014(16)
[2]转炉炼钢终点控制技术研究及应用[J]. 刘超. 特钢技术. 2013(03)
[3]“副枪+烟气分析”炼钢控制系统的改进实践[J]. 祁滕远. 冶金自动化. 2013(05)
[4]转炉炼钢过程工艺控制的发展与展望[J]. 李光辉,刘青. 钢铁研究学报. 2013(01)
[5]氧气顶炉口火焰温度多光谱分析[J]. 王勇青,陈延如,赵琦,陈斐楠,陈晶晶. 光谱学与光谱分析. 2012(11)
[6]转炉炉气分析技术发展现状[J]. 刘玉宝,郭庆华. 山西冶金. 2011(06)
[7]转炉炉气分析技术发展浅析[J]. 刘玉宝,郭庆华. 新疆钢铁. 2011(04)
[8]300t转炉自动化炼钢应用实践[J]. 徐小伟,乌力平,刘国平. 炼钢. 2011(04)
[9]转炉炼钢终点控制技术[J]. 许刚,雷洪波,李惊鸿,叶印鹏,薛军. 炼钢. 2011(01)
[10]基于变量选择的转炉炼钢终点预报模型[J]. 王心哲,韩敏. 控制与决策. 2010(10)
博士论文
[1]基于炉口火焰光谱信息的转炉炼钢终点在线碳含量测量方法研究[D]. 许凌飞.南京理工大学 2011
本文编号：3025316
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１氧气顶吹转炉炼钢的结构示意图??传统的转炉炼钢方法是在转炉内加入原料进行吹炼，通过人工观察来控制氧??气的输送速度和量，使得钢水中的某些元素反应，运到降低其含量的目的
?专家系统ｆ?百动巧制系统１??图１．２副枪动态终点控制系统结构示意图??副枪动态终点控制方法的结构图，可如图１．２所示Ｐ２１。利用副枪检测得来的??数据经过处理后传给动态模型控制系统，然后动态模型控制系统对参数进行重新??计算，得出到达终点所需要的参量值，指导进一步的转炉操作。??（２）炉气分析动态控制方法Ｐ３’２４３：获取炉口排除的炉气信息，分析其化学组??分，计算转炉内钢水的脱碳速度，进而得出钢水中的碳含量，对终点控制提供依??据ＰＳ１。炉气分析法不仅可Ｗ检测碳元素的含量和钢水温度，还可Ｗ检测炉内的??其它元素的含量。与副枪动态控制技术相比，其设备安装不受炉口尺寸的限制，??不需要对原有的转炉进行改造，投资少。但是其存在或多或少的缺点，如质谱仪??造价比较高
由于靠近转炉附近的工作环境比较恶劣，空气中有大量的烟尘和铁粉，一些??精密仪器根本无法进行准确的测量工作，因此为了能够对炉口火焰进行远距离探??测，设计了一套适合现场环境的炉口火焰信息采集系统，具体装置组成如图２．１??所示。此系统有如下优点：易于安装、操作简便、能适应炼钢现场恶劣环境和受??外界环境干扰少等，系统主要由望远探测系统、光谱仪、计算机组成。在实际采??集炉口火焰光谱过程中，望远镜对准转炉炉口火焰位置，实时的将炉口的火焰图??像通过光纤传输到光谱仪中，在光谱仪（使用的是ＣＣＤ光栅光谱仪）中进行分??光，将火焰光谱福射能量转化成电信号，来检测火焰的光谱变化。经过光谱仪转??化后的光谱信息被输入到计算机中，经过降噪、变量的提取，再利用事先训练好??的模型进行分析、计算，得出最终的终点碳结果。??ｊ￣竺气排＾?＾??ｕ?＾传输光纤）１?ｊ??＾?＾?Ｖ??Ｎ????＾?光谱仪?Ｊ??图２．１炉口火焰光谱获取装置图??２丄１望远探测系统??前面己经介绍过，转炉炼钢现场环境比较恶劣，对一些仪器的要求就比较高，??因此其造价成本就很高。在本研究课题中
【参考文献】：
期刊论文
[1]转炉炼钢工艺自动控制的新进展[J]. 李晨光,陈丽娟,赵自强. 企业研究. 2014(16)
[2]转炉炼钢终点控制技术研究及应用[J]. 刘超. 特钢技术. 2013(03)
[3]“副枪+烟气分析”炼钢控制系统的改进实践[J]. 祁滕远. 冶金自动化. 2013(05)
[4]转炉炼钢过程工艺控制的发展与展望[J]. 李光辉,刘青. 钢铁研究学报. 2013(01)
[5]氧气顶炉口火焰温度多光谱分析[J]. 王勇青,陈延如,赵琦,陈斐楠,陈晶晶. 光谱学与光谱分析. 2012(11)
[6]转炉炉气分析技术发展现状[J]. 刘玉宝,郭庆华. 山西冶金. 2011(06)
[7]转炉炉气分析技术发展浅析[J]. 刘玉宝,郭庆华. 新疆钢铁. 2011(04)
[8]300t转炉自动化炼钢应用实践[J]. 徐小伟,乌力平,刘国平. 炼钢. 2011(04)
[9]转炉炼钢终点控制技术[J]. 许刚,雷洪波,李惊鸿,叶印鹏,薛军. 炼钢. 2011(01)
[10]基于变量选择的转炉炼钢终点预报模型[J]. 王心哲,韩敏. 控制与决策. 2010(10)
博士论文
[1]基于炉口火焰光谱信息的转炉炼钢终点在线碳含量测量方法研究[D]. 许凌飞.南京理工大学 2011
本文编号：3025316
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3025316.html
