【正文】 在控制策略上，獨創(chuàng)了“關聯(lián)因子K”。在上位機軋制過程的數(shù)學模型上，實現(xiàn)了軋制規(guī)程優(yōu)化計算、軋制規(guī)程的自適應及自學習。首次建立了熱力與熱工設備燃燒過程中包括預混火焰、燃燒室內(nèi)傳熱、燃氣湍流流動及介質(zhì)加熱過程等多模型相互耦合的燃燒全過程三維數(shù)學模型，結(jié)合數(shù)學模型的求解，構(gòu)造與開發(fā)出了復雜幾何形狀下網(wǎng)格生成與燃燒熱過程多模型耦合求解的計算機模擬與過程優(yōu)化軟件；以計算機模擬與優(yōu)化結(jié)果為依30 據(jù)，通過專家系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫首次實現(xiàn)了燃燒熱過程三維離線模型到在線跟蹤控制模型的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)了燃燒熱過程的計算機優(yōu)化控制；在燃燒過程控制方面還首次將隨機浮點思想用于空燃比優(yōu)化過程中，為燃燒過程控制探索了一條新的途徑。在對加熱原理和模糊控制理論分析的基礎上，建立了既可用于板坯又可用于方坯，既可用于燒煤氣又能燒重油的模糊控制規(guī)則和算法，實現(xiàn)了真正的模糊控制，具有對模糊量化和輸出進行在線模糊自尋優(yōu)功能，能夠適應工藝狀況的較大變化。采用軟件模糊推理法，建立了模糊推理軟件。利用模糊技術對PID控制的參數(shù)進行自校正，解決非線性因素對PID調(diào)節(jié)準確性的影響。該項目將人工智能技術應用于加熱爐控制，采用“短周期”預測爐溫的模糊控制策略，提高了調(diào)節(jié)速度，緩解了滯后因素對爐溫控制的影響。在加熱爐數(shù)學模型的離線研究的基礎上，建立了環(huán)形加熱爐和荒管再加熱爐的在線計算機優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括物料跟蹤模塊、溫度跟蹤模塊、最佳爐溫動態(tài)設定模塊、反饋控制模塊、燃燒控制模塊、待軋及故障處理模塊以及網(wǎng)絡通訊模塊和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。 軋區(qū)自動控制與優(yōu)化 近年來，我國鋼鐵工業(yè)在無縫鋼管熱軋生產(chǎn)線上加熱爐計算機優(yōu)化控制、加熱爐燃燒模糊控制系統(tǒng)、現(xiàn)代化步進式加熱爐的模糊控制、燃燒過程優(yōu)化技術與計算機控制、中厚板軋鋼廠四輥精軋機液壓AGC 、3500mm中厚板軋機核心軋制技術和關鍵設備、中厚板軋制頭部彎曲機理研究與控制技術、帶鋼熱連軋計算機控制系統(tǒng)、張減機三電改造及壁厚控制、冷連軋機軋制過程動態(tài)仿真及控制優(yōu)化取得了豐碩成果。 5）全連鑄計算機生產(chǎn)組織動態(tài)控制模型的開發(fā)與應用——時刻表控制模式。 4）精煉爐控制系統(tǒng)自動化。其中，采用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡和專家系統(tǒng)相結(jié)合的鋼水溫度動態(tài)預報模型，適應能力強，預報精確度高，鋼水溫度預報平均誤差≤5℃，具有國際先進水平。 3）智能鋼包精煉爐控制系統(tǒng)。特點之二是采用不停產(chǎn)在線改造，必須妥善地解決改造與生產(chǎn)的關系，周密的制定接線、老機器移動、新機器安裝、新老機器切換調(diào)試等一系列實施方案。 2）寶鋼一煉鋼控制系統(tǒng)改造。其數(shù)學模型(分靜態(tài)模型和動態(tài)模型)是以冶金反應機理和傳輸理論為基礎，以經(jīng)驗或半經(jīng)驗關系式和資料為補充，以數(shù)值計算方法為手段的半機理半經(jīng)驗模型，并且以計算機和副槍為監(jiān)測工具，達到冶煉過程的計算、預測和優(yōu)化。 28 鋼區(qū)自動控制技術 近年來，我國鋼鐵工業(yè)在轉(zhuǎn)爐計算機控制煉鋼技術、煉鋼控制系統(tǒng)不停產(chǎn)改造、智能鋼包精煉爐控制系統(tǒng)、精煉爐控制系統(tǒng)綜合自動化、全連鑄計算機生產(chǎn)組織動態(tài)控制模型等方面取得了新進展。 6）高爐人工智能系統(tǒng)技術研究。本項目綜合煉鐵工藝、數(shù)學模型和計算機軟件工程三大技術，以高爐“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽”的煉鐵目標和“安全、穩(wěn)定、順行、均衡”的操作方針作為建立成套“多目標系統(tǒng)優(yōu)化”數(shù)學模型的工藝理論依據(jù)，創(chuàng)建了描述冶煉過程非線性變動規(guī)律的“變頻數(shù)理統(tǒng)計”算法，建立了“樣本空間模型”、“系統(tǒng)分析表”和“系統(tǒng)優(yōu)化圖”等數(shù)學模型，數(shù)量化地描述了煉鐵教科書中沒有的或只有定性說明的重要生產(chǎn)規(guī)律。燒結(jié)終點判斷命中率＞90%，終點控制系統(tǒng)精度誤差≤5%。本系統(tǒng)采用了智能控制技術、圖像分析處理技術和生產(chǎn)過程數(shù)模在線計算的綜合解決方案，來判斷燒結(jié)生產(chǎn)的終點。該系統(tǒng)是將燒結(jié)配料、混合、加水、布料、點火、燒成等生產(chǎn)工序的過程控制進行模型化處理，建立子模型之間的關系網(wǎng)絡，從而真正實現(xiàn)了燒結(jié)全過程優(yōu)化智能控制，全面提高了自動化控制水平。 3）燒結(jié)過程智能控制管理系統(tǒng)的開發(fā)與應用。 27 2）焦爐加熱計算機控制及管理系統(tǒng)。通過最優(yōu)決策和專家知識庫，在保證焦炭質(zhì)量、現(xiàn)有煤種和庫存限量等條件下，盡量少配主焦煤和煤源緊張的煤種；盡量多配揮發(fā)份高、弱粘性煤或不粘性煤；盡量擴大煉焦煤源，節(jié)能增源；自動優(yōu)化出煉焦用煤成本最低的配煤方案。 （六）冶金生產(chǎn)過程自動控制技術新進展 鐵區(qū)自動控制技術 近年來，我國鋼鐵工業(yè)在煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)、焦爐加熱計算機控制及管理系統(tǒng)、燒結(jié)過程智能控制管理系統(tǒng)、燒結(jié)終點判斷與智能控制系統(tǒng)、煉鐵優(yōu)化專家系統(tǒng)、高爐人工智能系統(tǒng)等方面取得了豐碩成果。 無線傳感器網(wǎng)絡綜合了傳感器、嵌入式計算、分布式信息處理和無線通信技術，可以自組織地進行實時監(jiān)測和采集網(wǎng)絡分布區(qū)域內(nèi)的各種監(jiān)測對象的信息，并將這些信息傳送到用戶終端。發(fā)表學術論文3000余篇，其中被EI檢索657篇，被SCI檢索83篇，被ISTP檢索208篇，中文核心檢索1286篇。 在故障診斷領域，獲國家“863”項目資助2項（“基于無線傳感器網(wǎng)絡的大型連軋機組狀態(tài)監(jiān)測與故障預測技術” 北京科技大學，“高速旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)監(jiān)測與集成診斷技術研究” 東南大學），國家自然科學基金資助19項。經(jīng)過4年的潛心研究，項目取得突出進展：①提出了小波有限元三線相交26 裂紋診斷法和轉(zhuǎn)子運行模態(tài)參數(shù)識別系列技術，②建立了考慮支撐運動的裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運動模型，③研究了軸承油膜線性、非線性動特性系數(shù)的識別方法，給出一套完整的大型高速動平衡機擺架性能增長研究的試驗和理論方法；④應用信息流與環(huán)節(jié)動力學分析方法，進行大型機電系統(tǒng)多能域早期故障綜合建模、模型驗證以及損傷檢測、定位與程度估計，成功解決了熱連軋精軋機自激振動和二十輥薄板冷軋機主電機軸承早期故障定位與維修決策等重大工程問題。 （2）新技術研發(fā) “大型復雜機電系統(tǒng)早期故障智能預示的理論與技術”國家自然科學基金重點項目通過驗收。設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的投入運行，有效推進了企業(yè)現(xiàn)代化設備管理的發(fā)展，帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。在國家“863”及自然科學基金項目的支持下，有望取得具有國際先進水平的科技成果。 （1）工程應用 利用無線傳感器網(wǎng)絡技術，對鞍鋼冷軋廠3線連退爐區(qū)406個軸承溫度點實施一套遠程監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)。因此，提高設備運行的安全性、可靠性，保障設備的穩(wěn)定、長期、滿負荷優(yōu)質(zhì)運行，降低維護費用成為企業(yè)關注的焦點。經(jīng)過多年持續(xù)研究改進，現(xiàn)已將附著式軋制力測量傳感器與旋轉(zhuǎn)軸扭矩測量傳感器組合形成一套大型軋機工藝參數(shù)、力能參數(shù)、電參數(shù)和振動參數(shù)在線監(jiān)測系統(tǒng)，并且成為成熟的產(chǎn)品，曾獲得江蘇省和冶金科技進步二等獎，在全國推廣應用60余套。 25 其中，附著式傳感器測量軋機機架立柱的應變來間接測量軋制力，利用智能監(jiān)測儀表、工控機和監(jiān)測軟件對產(chǎn)生的干擾信號進行識別與處理，消除對測量精度和穩(wěn)定性產(chǎn)生的嚴重影響。 冶金設備信息監(jiān)測裝備 在現(xiàn)代冶金工業(yè)生產(chǎn)中，要實現(xiàn)設備的精確控制及運行狀態(tài)的準確判斷，都離不開監(jiān)測系統(tǒng)。寶鋼冷軋廠、北京科技大學合作開發(fā)研制了高精度冷軋帶鋼截面輪廓檢測儀，用于對高端冷軋板的凸度檢測。北京科技大學、唐山鋼鐵股份有限公司、濟南鋼鐵股份有限公司的合作完成了《熱軋板帶表面在線檢測技術的開發(fā)與應用》項目研究，所開發(fā)技術應用于濟南鋼鐵公司中厚板廠的熱軋中厚板生產(chǎn)線上，檢測熱軋中厚板表面質(zhì)量，有效排除了氧化鐵皮等偽缺陷的干擾，為產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控提供了有效的檢測手段。系統(tǒng)能夠適用于高溫、高濕、污染、振動等惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，運行穩(wěn)定，能有效防止孔洞邊裂引起的后續(xù)機組斷帶事故，經(jīng)濟效益顯著，為機器視覺檢測技術在冶金行業(yè)的應用提供了成功的經(jīng)驗。 1）高速帶鋼多功能檢測系統(tǒng)。在國內(nèi)外首次提出黑體空腔式鋼水連續(xù)測溫方式，融合了接觸式測溫準確可靠和非接觸式測溫成本低的優(yōu)點。該系統(tǒng)主要應用于煉鐵工藝中的熱風爐燃燒，通過該系統(tǒng)可在線、即時、快速、準確監(jiān)測熱風爐煙氣中的氧含量(殘氧量)，結(jié)合執(zhí)行24 機構(gòu)調(diào)控空／燃比可達到提高風溫、節(jié)能降耗、減少環(huán)境污染的目的。以具有快速響應的小分子飛行時間質(zhì)譜為檢測器，結(jié)合高溫、高粉塵和高流速條件下的工業(yè)氣體取樣技術，集成成套的單體自動化設備，用于自動、在線、實時分析鋼鐵冶煉過程中產(chǎn)生的爐氣的成分。金屬原位分析系統(tǒng)以自行開發(fā)的連續(xù)激發(fā)同步掃描定位系統(tǒng)、單次火花放電高速采集系統(tǒng)、火花光譜單次放電數(shù)字解析技術為基礎進行進行樣品的成分分析、元素分布分析(偏析度分析)、疏松度分析以及夾雜物分布分析。該研究將氧化鋁色層分離與離子色譜法相結(jié)合，研究并建立了“氧化鋁柱預分離－離子色譜法測定鋼鐵中痕量硫”的新方法，實現(xiàn)了對鋼鐵中μg/g級的痕量硫分析。 （五）冶金產(chǎn)品與設備監(jiān)檢測技術新進展 冶金產(chǎn)品信息檢測裝備 近年來，我國鋼鐵工業(yè)在金屬原位分析、鋼水連續(xù)測溫、冶金反應過程中氣體成分的動態(tài)分析、熱風爐煙氣中的氧含量(殘氧量) 連續(xù)監(jiān)測等方面取得了突破。萊鋼即成功開展了此項工作。這些應用包括棒線材控軋控冷技術突破和應用。23 據(jù)統(tǒng)計，至2008年底，國產(chǎn)ACC 系統(tǒng)約占全國全部在役控冷系統(tǒng)的80%，而其中近一半使用了北京科技大學該項技術。該設備系統(tǒng)技術經(jīng)濟指標先進：① 以900m3/h 的供水系統(tǒng)，完成國外著名淬火機研制商堅持要4000m3/h才能完成的淬火任務；② 淬火耗水量對板厚40mm 鋼板分別為進口淬火機的48%和44%；③ 淬火后板形平坦，對板厚6mm 精調(diào)為3mm/m，高于最近進口世界先進淬火機的標準12mm/m；④ 1Cr18Ni9Ti 一次性能合格率提高17. 4%，0Cr18Ni9 一次性能合格率達100%，居國內(nèi)領先；⑤ 作業(yè)線產(chǎn)量增加一倍以上；⑥ 冷卻速率對板厚40mm 達22℃/s（℃/s）；⑦ 淬火機不僅能淬火，還能快冷，比最新進口的淬火機功能多，但造價僅為進口的1/4 左右；⑧ 經(jīng)濟效益明顯。 1）板帶控冷 在板帶控冷方面，北京科技大學與鋼鐵企業(yè)合作研究取得的技術成果可被視為20072008年我國控冷設備技術進展的代表之一，所負責完成的流射沸騰冷卻強化多功能淬火控冷裝備與工藝技術成果，除了獲得2008年度國家科技進步二等獎外，相關研究成果也曾獲中國冶金科技一、二等獎，教育部二等獎，發(fā)明協(xié)會金獎。板帶控冷技術發(fā)展日益深化和成熟，線材、型材和鋼管的控冷技術和裝備的研究正向?qū)嵱没l(fā)展，且型材控冷技術正處于高速發(fā)展期。 22 預計2008年底可建成投產(chǎn)的攀鋼1450熱連軋機精軋出口傾斜式噴射的超快速冷卻裝備系統(tǒng)，目前正在設備安裝與調(diào)試中，該系統(tǒng)應用了以超快速冷卻（SuperOLAC或UFC）為核心的新一代TMCP技術。 熱軋鋼材控冷設備 （1）工程建設 2007年3月，由北京科技科技大學為福建三明鋼鐵公司開發(fā)的軋后控冷設備ACC（Accelerated Cooling）建成投產(chǎn)。 3）2008年9月25～27日，第三屆寶鋼學術年會在上海召開。此次年會主題是“迎接‘十一五’自主創(chuàng)新技術挑戰(zhàn)，開創(chuàng)和諧塑性加工新局面”。 與會的武鋼、新疆八鋼、包鋼、鞍鋼、宣鋼、邢鋼等單位的代表開展有關線材廣泛的技術交流。其中： 1）2007年9月6～8日，由中國金屬學會主辦，河北冶金學會、中國金屬學會軋鋼分會、中國金屬學會高速線材及裝備分會承辦，邢臺鋼鐵有限責任公司協(xié)辦的“2007年全國高速線材再生產(chǎn)技術交流會”在邢臺召開。自主完成了PQF三輥連軋管生產(chǎn)線技術、工藝、設備的集成；成功地開發(fā)出在線脫管/芯棒前行的組合技術，縮短了軋制節(jié)奏、提高了生產(chǎn)率，解決了限動芯棒生產(chǎn)率低、浮動芯棒和半浮動芯棒脫棒影響鋼管壁厚精度的問題；提供了一種生產(chǎn)高合金、難變形、高質(zhì)量的無縫鋼管生產(chǎn)技術(PQF工藝)，提高了產(chǎn)品的幾何尺寸精度和內(nèi)外表面質(zhì)量。 21 第三，鋼管生產(chǎn)達到國際先進水平。國產(chǎn)棒材軋機在最高生產(chǎn)速度已達到18m/s的同時，多切分軋制技術得到廣泛應用，無頭軋制設備和工藝技術日趨成熟，我國多條棒材生產(chǎn)線的年產(chǎn)量已達80萬t以上。高線和棒材生產(chǎn)線的關鍵設備（高線無扭精軋機、高剛度軋機、高速分段飛剪、冷飛剪、在線水冷設備等）已國產(chǎn)化，實現(xiàn)了高速、無扭、控溫軋制。成功開發(fā)出U型鋼生產(chǎn)一整套技術，填補了國內(nèi)大規(guī)格U型鋼的空白，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專用U型鋼的方法；國內(nèi)首創(chuàng)異型復雜斷面十字型鋼連續(xù)軋機上試制成功；H型鋼生系統(tǒng)工藝技術躋身世界先進行列，但熱軋H型鋼產(chǎn)量占國家鋼材總量的比例與發(fā)達國家相比仍有較大差距；鐵道用鋼，包括高速（時速達200～350Km）及重載（PG4 75kg/m）用鋼軌、1300MPa級重載線路鋼軌及1100MPa級快速客貨混運線路鋼軌及配件，完全滿足國內(nèi)要求且有批量出口，擠身國際先進行列；已經(jīng)成功開發(fā)出具有我國完全自主知識產(chǎn)權(quán)的城市中低速磁懸浮列車磁軌用F型鋼并投入生產(chǎn)。％，較原曼式穿孔機的穿孔精度有明顯提高。92—165 mm合金鋼管和不銹鋼管。 2007年2月2日寶鋼集團上海鋼管有限公司的TCTP800立式錐形穿孔機一次試軋成功。與會的寶鋼、武鋼、太鋼、鞍鋼、馬鋼等國家重點板帶生產(chǎn)企業(yè)和國外的40多位板帶生產(chǎn)20 技術人員就 “用于未來設備的熱軋技術”、“薄板坯連鑄連軋工藝生產(chǎn)低碳鋼的組織性能特性”和“CSP冷軋罩式退火低碳鋼板過程中的結(jié)構(gòu)演變”等板帶生產(chǎn)技術等進行了充分交流。與會代表就軋鋼領域的生產(chǎn)與資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展、強化技術創(chuàng)新等焦點問題、熱點問題進行交流研討，并組織軋鋼廠廠長進行面對面的座談會。 2）2008年6月24～27日，“2008年全國軋鋼生產(chǎn)技術會議”在遼寧大連召開。其中： 1）2008年10月20～23日，“中國2008帶鋼連續(xù)熱鍍鋅發(fā)展論壇”在北京召開。 此外，寶鋼研制了高強度全密封精整矯直機支承輥技術，中冶南方和武鋼鄂鋼公司等開發(fā)了冷熱兼容平整機技術。在20072008年，我國繼續(xù)從國外引進了多套20輥軋機，包括寶鋼和武鋼先后引進的用于取向硅鋼軋制的森吉米爾20輥軋機；同時，由國內(nèi)自主承擔的各類多輥軋機的研制與工程應用也在繼續(xù)深入開展并不斷取得成績。上述各方面的研究都取得了一定的成績?，F(xiàn)代化冷連軋機組具有產(chǎn)量大、產(chǎn)品精度高、自動化程度高、裝備及控制系統(tǒng)復雜等特點。北京科技大學研制了高位板坯托出機與滑坡式加熱爐配套，在生產(chǎn)實踐中取得根除板坯擦傷和爐前輥道損壞現(xiàn)象的效果。