【正文】 狀及現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化裝備水平，建立高爐爐況診斷與操作決策智能系統(tǒng)，使現(xiàn)場(chǎng)智能控制系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，部分達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，以促進(jìn)我國(guó)高爐過(guò)程智能控制的發(fā)展。 3 基本工藝 專業(yè)好文檔 長(zhǎng)期的實(shí)踐證明，在高爐冶煉方面應(yīng)用人工智能技術(shù)是生產(chǎn)的需要，也是冶煉過(guò)程控制的必然結(jié)果。由于專家系統(tǒng)本身獲取知識(shí)能力的不足，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為知識(shí)的獲取手段已成 為專家系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。在本項(xiàng)目中采用遺傳算法對(duì)傳統(tǒng)采用的前饋誤差逆?zhèn)鞑ド窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，克服了傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂速度慢、容易陷入局部極小值等固有缺陷，利用收集到的生產(chǎn)實(shí)例訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲得有關(guān)爐況判斷的知識(shí)，訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于爐況的診斷和預(yù)報(bào)。在得到綜合爐況判斷結(jié)果后根據(jù)相應(yīng)的策略給出操作指導(dǎo)。本系統(tǒng)同時(shí)能夠 實(shí)時(shí)將高爐生產(chǎn)條件下的下料情況、煤氣分布和利用情況、爐頂溫度變化、爐缸工作狀態(tài)以及鐵水質(zhì)量等以圖表的形式表現(xiàn)出來(lái)。 4 成果特點(diǎn) (1) 投資成本低 可充分利用高爐現(xiàn)有的檢測(cè)條件和基礎(chǔ)自動(dòng)化條件，不需要大的基 礎(chǔ)自動(dòng)化投資； (2) 技術(shù)先進(jìn)，功能強(qiáng)，命中率高 系統(tǒng)綜合了專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及 SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) ，可連續(xù)在線運(yùn)行，每 3 分鐘對(duì)爐況作出綜合評(píng)價(jià)，預(yù)報(bào)的異常爐況包括向熱，向涼，煤氣流分布異常 (中心煤氣流過(guò)分發(fā)展，邊緣煤氣流過(guò)分發(fā)展 )、難行、低料線、管道、崩料、懸料等，系統(tǒng) 具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力和很高的爐況判斷命中率，生產(chǎn)應(yīng)用表明：系統(tǒng) 正常爐況診斷命中率為 100%，異常爐況判斷命中率 90%； (3) 操作簡(jiǎn)單，人機(jī)交互友好 系統(tǒng)結(jié)合了網(wǎng)頁(yè)制作技術(shù)，采用 S/B模式 (服務(wù)器 /瀏覽器模式 )，在聯(lián)網(wǎng)的任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)上都可瀏 覽運(yùn)行結(jié)果，非常適合高爐控制現(xiàn)場(chǎng)使用。 5成熟程度 已在生產(chǎn)中應(yīng)用。 ●應(yīng)用范圍 系統(tǒng)用于高爐爐況在線診斷，并為現(xiàn)場(chǎng)操作人員提供操作指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行。應(yīng)用本系統(tǒng)的高爐為 2021 3m 級(jí)高爐，具有基本檢測(cè)裝備即可。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，系統(tǒng)得到了進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化，現(xiàn)已推出了 版。 ●經(jīng)濟(jì)效益及市場(chǎng)分析 高爐采用本智能系統(tǒng)有助于高爐生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)?優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、長(zhǎng)壽、低耗?的目標(biāo)，可降低燃料消耗，因事故減少而增產(chǎn)，從而降低了成本，提高了生產(chǎn)率，使經(jīng)濟(jì)效益得到提高。通過(guò) 本系統(tǒng)在某高爐上實(shí)施與應(yīng)用，高爐冶煉指標(biāo)得到明顯改善，煤氣利用率提高 %，綜合焦比下降 %，入爐焦比下降 %，產(chǎn)量提高 %，經(jīng)測(cè)算噸鐵可降低成本 元。 我國(guó)高爐的發(fā)展趨勢(shì)是大型化。本系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)研制過(guò)程中充分考慮了我國(guó)高爐的實(shí)際條件，高爐的操作習(xí)慣，采用先進(jìn)的計(jì)算理論、自動(dòng)化理論與高爐操作專家知識(shí)相結(jié)合的方案，取得優(yōu)異的結(jié)果，因此，具有良好的推廣前景。 高爐熱風(fēng)爐前置換熱器法 ●項(xiàng)目簡(jiǎn)介 專業(yè)好文檔 我國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)高爐風(fēng)溫在 1000℃左右已徘徊了近 20 年，這不符合現(xiàn)代化高 爐的要求，同時(shí)對(duì)提高高妒噴煤量和置換比，提高入關(guān)后我國(guó)生鐵產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力極為不利。 高風(fēng)溫?zé)掕F是當(dāng)前煉鐵技術(shù)發(fā)展的方向，也是提高高爐噴煤量和其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要技術(shù)措施 .1994 年在美國(guó)高爐會(huì)議上 Hoogovern 公司已經(jīng)提出到 2021 年，高爐風(fēng)溫只有達(dá)到 1300℃．產(chǎn)品才有競(jìng)爭(zhēng)力．一般而言，每提高100℃風(fēng)溫，可降低焦比約 20Kg/THM，提高噴煤量約 40Kg/THM，是直接降低煉鐵成本，提高經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能降耗的有力措施．為提高風(fēng)溫，國(guó)內(nèi)外以往基本都采用提高煤氣熱值的辦法，收到了良好的效果，日 本、德國(guó)、韓國(guó)等高爐因此獲得了 1250 度左右的高風(fēng)溫，最高風(fēng)溫超過(guò)了 1300℃．但投資高，運(yùn)行成本也高，這不符合中國(guó)資源的國(guó)情． 如何解決這樣一個(gè)因?yàn)楦邿嶂得簹馊狈Χ鹛岣唢L(fēng)溫難的問(wèn)題 ? 用純高爐煤氣來(lái)預(yù)熱熱風(fēng)爐燃燒用空煤氣，提高理論燃燒溫度，進(jìn)而提高高爐的風(fēng)溫 是一非?？尚械募夹g(shù)措施。 目前，用純高妒煤氣提高風(fēng)溫有以下若干方法 （ 1）日本神戶制鋼法 日本神戶制鋼公司提出了一種提高鳳溫的辦法：用高爐煤氣在一個(gè)燃燒室內(nèi)燃燒，用燃燒后的高溫?zé)煔鈱蓚€(gè)串聯(lián)的換熱器中的助燃空氣預(yù)熱到 450度，同時(shí)用熱風(fēng)爐的煙氣將煤氣預(yù)熱到 180 度，使熱風(fēng)溫度提高到大于 1100 度。 （ 2）德國(guó)荻林根法：該公司用一單獨(dú)燃用高爐煤氣的加熱爐，加熱助燃空氣和煤氣，使熱風(fēng)爐燃燒器的燃燒溫度大大提高，使熱風(fēng)溫度達(dá)到 1200 讀以上。 （ 3）另外，自身預(yù)熱法是中國(guó)的技術(shù)，在鞍鋼等地有部分應(yīng)用。它是用熱風(fēng)爐的后期熱量預(yù)熱熱風(fēng)爐的助燃空氣，獲得了 1200 度的熱風(fēng)。 前置換熱器法： 所謂前置換熱器法是在助烴空氣、高爐煤氣進(jìn)人熱風(fēng)爐燃燒器之前、在熱風(fēng)爐和燃燒氣源之間增設(shè)一座專門的燃燒爐．爐內(nèi)裝有空氣和煤氣換熱器， 燃燒爐的燃料也是高爐煤氣．由事先確定的目標(biāo)風(fēng)溫值和有關(guān)參數(shù)可以確定合適的空氣、煤氣預(yù)熱溫度，舉例如下： 預(yù)熱條件 T理 ℃ T理 ℃ 空氣、煤氣均不預(yù)熱 1360 1200 空氣 400℃，煤氣不預(yù)熱 1500 1350 空氣 300℃，煤氣 300℃ ： 1580 1422 空氣 400℃，煤氣 400℃ ： 1740 1560 由計(jì)算結(jié)果可知：當(dāng)空氣、煤氣雙雙預(yù)熱到 300℃時(shí)，熱風(fēng)溫度可達(dá) 1200℃以上。 — 該技術(shù)在原理可行性、技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性三方面已被證明是成立的，已有應(yīng)用的許多實(shí)例。并通過(guò)了國(guó)家九五攻關(guān)專家組的驗(yàn)收。 專業(yè)好文檔 ●應(yīng)用范圍 （ 1） 所有風(fēng)溫不高的高爐均可使用本技術(shù) （ 2） 對(duì)需要熱風(fēng)的其他領(lǐng)域也可應(yīng)用此技術(shù)。 ●經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)分析： 一座 2500 立方米的高爐，可獲 2200 萬(wàn)元的年效益，投資回收期小于一年。一座 300 立方米的高爐，投資 100 萬(wàn)元左右，投資回收期半年多。 中國(guó)目前有 2021 多座高爐，風(fēng)溫普遍較低，在進(jìn)入 WTO 后，要提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，提高風(fēng)溫是一極好的途徑，其市場(chǎng)廣闊。 高拉速連鑄板坯質(zhì)量控制技術(shù) ● 內(nèi)容簡(jiǎn)介 連續(xù)鑄鋼技術(shù)對(duì)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用，高拉速連鑄是當(dāng)前連鑄技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)，目前世界高水平的厚板坯連鑄工作拉速已提高到～ ，小方坯連鑄拉速已提高到 4～ 5m/min。 連鑄拉速提高以后，結(jié)晶器傳熱速率 (熱流 )增加 ,冷卻不均勻程度最近，鑄坯表面容易產(chǎn)生裂紋缺陷。此外，拉速提高會(huì)增加夾輥建鑄坯的?鼓肚?和鑄坯表面與內(nèi)部 凝固前沿之間的溫度梯度，容易造成連鑄板坯內(nèi)部偏析、內(nèi)裂等缺陷。 ? 95?期間，攀枝花鋼鐵公司、國(guó)家連鑄工程中心、北京科技大學(xué)等單位聯(lián)合承擔(dān)了?高效板坯連鑄技術(shù)?國(guó)家科技攻關(guān)任務(wù)，通過(guò)攻關(guān)將攀鋼板坯連鑄拉速由過(guò)去的 ～ ，北京科技大學(xué)在其中承擔(dān)了?高拉速連鑄板坯質(zhì)量控制技術(shù)?專題的研究任務(wù)。在此期間，寶山鋼鐵公司也通過(guò)科技攻關(guān)，將 230～ 250mm 厚板坯連鑄拉速由 ，北京科技大學(xué)在其中也承擔(dān)了防止鑄坯表面縱裂紋、橫裂紋缺陷的研究任務(wù)。 在對(duì)高拉速板坯連鑄質(zhì)量控制進(jìn)行的攻關(guān)研究中，開(kāi)發(fā)成功了如下重要技術(shù)： (1) 連鑄結(jié)晶器銅版溫度和結(jié)晶器熱流的數(shù)值模擬計(jì)算，通過(guò)控制結(jié)晶器最大熱流防止縱裂紋缺陷發(fā)生。 (2) 連鑄結(jié)晶器內(nèi)初生坯殼厚度測(cè)定技術(shù)。 (3) 結(jié)晶器平均熱流的測(cè)定及控制技術(shù)。 (4) 采用高頻小振幅結(jié)晶器振動(dòng)改善鑄坯表面振痕、減少橫裂紋缺陷技術(shù)。 (5) 連鑄二冷區(qū)鑄坯表面溫度測(cè)定技術(shù)。 (6) 鑄坯坯殼厚度、凝固終點(diǎn)位置、綜合凝固系數(shù) K的測(cè)定技術(shù)。 (7) 含 Nb、 V、 Ti 微合金化鋼鑄坯內(nèi)部碳、氮化物析出量測(cè)定技術(shù)。 (8) 亞包晶成分鋼鑄坯防止表面縱裂紋技術(shù)。 專業(yè)好文檔 (9) 高速板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼水流 動(dòng)特性控制及防止卷渣非金屬夾雜物技術(shù)。 (10) 鋼中夾雜物來(lái)源研究及控制技術(shù)。 (11) 含 Nb、 V、 Ti微合金化鋼鑄坯防止表面橫裂紋、角橫裂紋的技術(shù)。 (12) 高速連鑄內(nèi)部偏析和內(nèi)部裂紋控制技術(shù)。 攻關(guān)研究取得了顯著的成績(jī)，在 ～ ，鑄坯的表面無(wú)清理率超過(guò) 95％，內(nèi)部質(zhì)量合格率在 98％以上，年經(jīng)濟(jì)效益 2021 萬(wàn)元以上。攻關(guān)中開(kāi)發(fā)的以上先進(jìn)技術(shù)在攻關(guān)驗(yàn)收會(huì)議上得到了評(píng)委專家的高度評(píng)價(jià)，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，并能夠在國(guó)內(nèi)鋼鐵廠推廣采用。 高溫空氣燃燒技術(shù) ● 項(xiàng)目簡(jiǎn)介 高溫空氣燃燒技術(shù)是當(dāng)今國(guó)際上先進(jìn) 的燃燒技術(shù) (High Temperature Air Combustion)。本課題組從 80 年代初開(kāi)始著手研究該技術(shù)，并針對(duì)高溫低氧燃燒過(guò)程中 NOX產(chǎn)生進(jìn)行了系統(tǒng)的研究， 取得了與國(guó)外先進(jìn)水平相當(dāng)?shù)某晒?，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù) (共獲專利 5項(xiàng) )。該技術(shù)可大幅度節(jié)能 (節(jié)能3060%)和大幅度降低煙氣中的氮氧化物 (NOX 排放減少 95％以上 )、二氧化碳(CO2排放減少 30%以上 )排放。 用高溫空氣燃燒技術(shù)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)換熱器熱回收系統(tǒng)，主要優(yōu)點(diǎn) : （ 1） 降低生產(chǎn)成本。采用蓄熱式燃燒技術(shù)，擴(kuò)展了火焰的燃燒區(qū)域，火 焰邊界幾乎擴(kuò)展到爐膛邊界，爐膛溫度均勻，延長(zhǎng)爐襯壽命。而且由于爐內(nèi)氣流來(lái)回切換，加強(qiáng)了爐內(nèi)傳熱，爐膛平均溫度提高，加熱速度快。另外由于加熱爐幾乎沒(méi)有預(yù)熱段，爐子造價(jià)減少，爐子長(zhǎng)度縮短，運(yùn)行成本降低。 （ 2） 節(jié)約能源，降低燃耗。采用該燃燒技術(shù)可以將煙氣余熱利用到幾乎接近極限的程度，排煙溫度降到 150℃左右，余熱回收率可達(dá) 90%，爐子平均節(jié)能 30％左右，節(jié)能降耗非常明顯。 （ 3） 減小被加熱物的氧化燒損。由于空氣預(yù)熱溫度很高，幾乎接近煙氣溫度，空氣與燃料在爐膛內(nèi)邊混合邊燃燒，燃燒速度快，燃燒完全，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)在爐膛內(nèi)實(shí)現(xiàn)貧氧 燃燒；而且爐子沒(méi)有預(yù)熱段，爐膛溫度均勻，鋼坯加熱速度快。因此氧化燒損要比傳統(tǒng)燃燒方式小。 （ 4） 減小對(duì)環(huán)境的污染。不論對(duì)何種燃料，污染物的排放量都大大減少，排煙溫度都非常低，有效地抑制了溫室效應(yīng)。 （ 5） 與原工業(yè)爐的總體設(shè)計(jì)比，除燃燒系統(tǒng)外，其余系統(tǒng)改造量不大，投資也基本不增加。 ● 應(yīng)用范圍 專業(yè)好文檔 各種熱工爐窯（如加熱爐、熔煉爐，鍋爐，熱處理爐，均熱爐，石油化工熱重整加熱器，玻璃熔化爐，鋁熔煉爐，干燥爐，陶瓷加熱爐）；各種廢棄物處理（工業(yè)，居民，醫(yī)院，家禽廢物等分解處理）；燃料再處理和轉(zhuǎn)化 (煤的氣化、秸稈燃燒處理等 )；低熱值 燃料的應(yīng)用 (劣質(zhì)煤、低熱值煤氣等 )等等。 為推廣該技術(shù)，北京科技大學(xué)成立了 北京科大國(guó)泰能源環(huán)境工程技術(shù)有限公司，從事科研開(kāi)發(fā)及推廣工作，已取得顯著成效，目前已改造軋鋼加熱爐、均熱爐、鍛造爐、鋼包加熱爐、鋁、銅熔煉爐等多臺(tái)工業(yè)爐窯，經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益明顯。 ● 經(jīng)濟(jì)效益 該技術(shù)的投資與新建一座工業(yè)爐相比，僅增加燃燒部分的投資。約占總投資的 20－ 30％，但經(jīng)濟(jì)效益明顯，一般可在 6－ 12 個(gè)月收回投資。 鋼中大型非金屬夾雜物分析技術(shù)及應(yīng)用 ●項(xiàng)目簡(jiǎn)介 鋼中非金屬夾雜物破壞了鋼的連續(xù)性，是鋼產(chǎn)生裂紋破壞的禍根。一般 把粒徑大于 50μ m 夾雜物稱為大型夾雜物。這種夾雜物占鋼中夾雜總量的 1％，但對(duì)鋼質(zhì)量危害最大。如何把大型夾雜物從鋼中捕捉并從鋼中分離出來(lái)，這是首要解決的問(wèn)題。為此，原冶金部科技司于 1982 年下達(dá)?鋼中大型非金屬夾雜物?的研究課題。大樣電解是用于分析鋼中大于 50μ m 非金屬氧化物的一種方法。本方法是由電解、淘洗、還原、磁選、分離、照相、分級(jí)等部分組成。主要設(shè)備包括：鋼樣電解、碳化物分離、還原設(shè)備、顯微照相及分級(jí)等系統(tǒng)。技術(shù)特點(diǎn)： 電解試樣大，捕捉鋼中夾雜物效率高； 采用較低成本的電解液； 電解槽結(jié)構(gòu)便于處理 陽(yáng)極泥； 采用物理方法分離碳化物，操作簡(jiǎn)便，效率穩(wěn)定，夾雜物回收率高； 采用還原和磁選方法來(lái)分離夾雜物。 1985 年通過(guò)冶金部鑒定，鑒定認(rèn)為：本方法在電解液、電解槽結(jié)構(gòu)、淘洗設(shè)備等方面均有特色，與國(guó)外（日本）同類型分析設(shè)備相當(dāng)，填補(bǔ)了我國(guó)的空白， 1999 年獲國(guó)家冶金工業(yè)局科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。 ●應(yīng)用范圍 該設(shè)備主要用于分析鋼包精煉、連鑄中間包、鑄坯鋼中大型非金屬夾雜物，通過(guò)分析研究各階段鋼中夾雜物來(lái)源，提出有針對(duì)性措施，改進(jìn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量。 ●經(jīng)濟(jì)效益與市場(chǎng)分析 專業(yè)好文檔 本大樣電解分析設(shè)備可用于研究鋼中 夾雜物起源，分析鋼中夾雜物數(shù)量、尺寸、組成和類型，為生產(chǎn)過(guò)程有針對(duì)性改進(jìn)工藝措施提供了依據(jù)，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量起了有效作用，受到用戶好評(píng)。此分析技術(shù)已向首鋼、鞍鋼、武鋼、攀鋼等近二十家鋼廠轉(zhuǎn)讓。 潔凈鋼生產(chǎn)中精煉渣控制技術(shù) 在冶金過(guò)程中，爐渣的控制對(duì)鋼質(zhì)量有著重要的影響。特別是隨著用戶對(duì)鋼質(zhì)量的要求 愈來(lái)愈高，爐渣的控制技術(shù)也顯得愈來(lái)愈重要。許多高質(zhì)量的鋼種，對(duì)冶金精煉渣提出了極 為苛刻的要求。這就迫切要求煉鋼生產(chǎn)廠家對(duì)冶煉過(guò)程中的各類渣系的冶金精煉性能有清 晰的了解，從而達(dá)到在冶煉各過(guò)程中能做到充分利用和 精確控制