鋼鐵冶煉生產(chǎn)工藝的數(shù)學(xué)建模研究.pdf

1、本文是2年碩士學(xué)習(xí)期間，在導(dǎo)師指導(dǎo)下從事鋼鐵冶煉生產(chǎn)工藝優(yōu)化控制數(shù)學(xué)建模研究的學(xué)術(shù)總結(jié)。既包括高爐煉鐵工藝的爐溫[Si]預(yù)測多尺度數(shù)學(xué)建模研究，也包括煉鋼工藝后續(xù)的LF精煉爐脫硫模型等數(shù)學(xué)建模的研究。數(shù)學(xué)建模研究已經(jīng)成為現(xiàn)代化大型鋼鐵企業(yè)提高生產(chǎn)工藝自動化、智能化控制水平的重要途徑，也是降低工藝能耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高企業(yè)效益的重要途徑。
　　 鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。鋼鐵生產(chǎn)工藝從原燃料到鋼材產(chǎn)品，是多個不同的生產(chǎn)工

2、藝過程有機(jī)地銜接在一起才能夠完成的。高爐煉鐵工藝是鋼鐵廠的上游工序，其能耗占噸鋼能耗的2/3，因此，其爐溫的預(yù)測控制模型研究對煉鐵節(jié)能和生產(chǎn)平穩(wěn)進(jìn)行具有重要價值。而高爐鐵水完成煉鋼工藝后，其后續(xù)工序是LF爐精煉工藝，這是保證優(yōu)質(zhì)鋼材化學(xué)成分符合質(zhì)量要求的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此這兩個工藝過程都是鋼鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，是保證生產(chǎn)順利進(jìn)行、降低成本、減少能耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。
　　 爐況順行和高爐穩(wěn)定性控制是高爐冶煉的重要課題。高爐鐵水硅質(zhì)

3、量分?jǐn)?shù)([Si])是衡量高爐爐況與鐵水質(zhì)量的重要指標(biāo)，因此可以通過對[Si]序列進(jìn)行辨識分析得到高爐內(nèi)部的性質(zhì)特征。高爐煉鐵具有強(qiáng)噪聲、大時滯、分布參數(shù)等特性，這給[Si]序列性質(zhì)的細(xì)致分析增加了難度。多尺度趨勢分析是近幾年來被廣泛應(yīng)用的理論，已經(jīng)成功應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、地質(zhì)勘測等多個領(lǐng)域，并取得了較好的成果。該理論對時間序列的局部趨勢進(jìn)行辨識分析，通過時間序列的上升下降趨勢，利用時間序列的自仿射特性，對其分形特性進(jìn)行分析。這為細(xì)致分析[S

4、i]序列性質(zhì)提供了很好的參考。
　　 調(diào)整鋼水成分與降低硫含量等鋼水雜質(zhì)是LF精煉爐的主要作用。為了達(dá)到精煉過程的智能化控制，需要將數(shù)學(xué)模型與專家知識結(jié)合起來對LF爐進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控。本文將統(tǒng)計分析基本原理、現(xiàn)代控制理論和專家經(jīng)驗相結(jié)合建立LF爐精煉過程數(shù)學(xué)模型，從而使模型能夠?qū)珶掃^程進(jìn)行有效的指導(dǎo)。
　　 本文的數(shù)學(xué)建模研究完全密切聯(lián)系鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)實踐。在煉鐵工藝數(shù)學(xué)建模研究中，以包鋼6＃高爐(2500m3)、寶鋼4#