【摘要】：鋼鐵產(chǎn)業(yè)是我國重要的支柱產(chǎn)業(yè)，而高爐是鋼鐵產(chǎn)業(yè)中最主要的生產(chǎn)設(shè)備，如何保證爐況穩(wěn)定順行、高效生產(chǎn)是鋼鐵產(chǎn)業(yè)重要目標。隨著計算機技術(shù)的大力發(fā)展高爐煉鐵也由原憑借操作人員經(jīng)驗進行操作到現(xiàn)在以數(shù)據(jù)為基準進行生產(chǎn)操控。但高爐冶煉過程的復(fù)雜性使得其控制存在許多困難。目前主要面臨的困難有：1）高爐冶煉過程中由于環(huán)境的復(fù)雜性使得采集到的數(shù)據(jù)存在大噪聲干擾，生產(chǎn)過程中只能通過采集設(shè)備獲取各參數(shù)測量值，但各參數(shù)真實值未知，只能憑借專家經(jīng)驗對真實值進行估計，不利于對高爐實際爐況的判斷；2）由于高爐內(nèi)部高溫、高壓使得無法直接獲得當(dāng)前爐況，只能憑借其它相關(guān)參數(shù)對爐況進行判斷；3）高爐生產(chǎn)的復(fù)雜性使得其生產(chǎn)數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)異常、數(shù)據(jù)缺失等問題，這不利于高爐操控及后期研究；4）高爐是一多傳感器系統(tǒng)，不同數(shù)據(jù)間的強耦合特性、采樣周期不統(tǒng)一、時間滯后不同等問題，導(dǎo)致生產(chǎn)操控優(yōu)化極其困難；5）高爐操作人員需通過多種參數(shù)、曲線及圖像的調(diào)閱才能對當(dāng)前爐況及未來爐況發(fā)展做出判斷，數(shù)據(jù)的分散性不利于高爐的操控。本文利用已有參數(shù)：主要包括鐵水[Si]含量、鐵水溫度、料速等高爐狀態(tài)參數(shù)信息；風(fēng)量、風(fēng)溫、噴煤、富氧等高爐控制參數(shù)信息間接反映高爐爐況信息，并設(shè)計高爐冶煉過程綜合監(jiān)控系統(tǒng)，以此實現(xiàn)高爐爐況實時監(jiān)控，輔助高爐操作人員對爐況判斷及操作。主要研究內(nèi)容包括： （1）對高爐數(shù)據(jù)的一元時間序列回歸模型進行建模研究，不同于常規(guī)一元時間序列回歸模型，高爐數(shù)據(jù)存在大噪聲干擾，其真實值、噪聲方差未知，對此進行分析建模用于后期數(shù)據(jù)補值及預(yù)測工作，然后對含噪AR模型進行無偏參數(shù)估計，為信息評估及數(shù)據(jù)濾波提供依據(jù)。 （2）從高爐實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的角度出發(fā)，闡述數(shù)據(jù)存在問題，在分析傳統(tǒng)異常值檢測及修補方法不適用于高爐這種復(fù)雜系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出多尺度結(jié)合拉依達準則對高爐異常數(shù)據(jù)檢測的新方法及把AR模型應(yīng)用于高爐數(shù)據(jù)補值及預(yù)測，保證數(shù)據(jù)的完整性及有效性，為后期研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 （3）高爐是一多傳感器的復(fù)雜系統(tǒng)，針對高爐多源信息不同數(shù)據(jù)的量綱及采樣周期進行配準分析研究，消除量綱及頻率的影響更利于后期研究，同時針對鐵水參數(shù)進行信息融合，融合后的信息比單一參數(shù)更全面，更能準確的反應(yīng)爐熱的變化。 （4）高爐以不同形式記錄數(shù)據(jù)，操作人員需要結(jié)合多種數(shù)據(jù)才能對當(dāng)前爐況及未來爐況發(fā)展做出評判，本文利用上述方法消除不同數(shù)據(jù)間的不利影響，設(shè)計狀態(tài)參數(shù)綜合判斷圖及操作參數(shù)綜合判斷圖，使得高爐操作人員可以在一張圖上一目了然的把握各參數(shù)的變化。 （5）在上述研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計高爐冶煉過程綜合監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以讓操作人員不需接觸算法及程序，通過簡單的鼠標點擊功能就能直接運行程序得到處理后的數(shù)據(jù)，輔助操作人員更直觀、明了的判斷爐況。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TF53
【圖文】：

石發(fā)生還原反應(yīng)的主要場所，其是一封閉的、豎直的筒狀結(jié)構(gòu)。由內(nèi)及外分別是：耐火材料砌成的爐襯、冷卻材料構(gòu)成的冷卻壁和冷卻水管、金屬材料構(gòu)成的爐殼。高爐本體如圖1.2中間所示，從上到下一般為：爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸[2]。典型的高爐煉鐵生產(chǎn)工藝流程如圖1.2所示。為了保障高爐冶煉過程的有序進行，除高爐本體外，還存在以下幾個主要的輔助系統(tǒng)組成：（1） 高爐上料系統(tǒng)高爐上料系統(tǒng)主要指將爐料送到高爐爐頂裝料設(shè)備的系統(tǒng)，主要由貯礦場、貯礦槽、槽下漏斗、槽下篩分、稱量和運料設(shè)備、向爐頂供料設(shè)備等組成[2]。高爐冶煉是一個持續(xù)性的生產(chǎn)過程，在生產(chǎn)過程中需要不斷提供礦石、燃料等爐料才能保證高爐的正常生產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中通過高爐上料系統(tǒng)連續(xù)按比例將爐料運送到爐頂?shù)氖芰下┒分袕亩M入爐內(nèi)，為高爐連續(xù)生產(chǎn)提供原料及燃料。（2） 送風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)系統(tǒng)主要是指將熱風(fēng)通過鼓風(fēng)機送入高爐以促進燃料燃燒放熱的系統(tǒng)，主要由鼓風(fēng)機、熱風(fēng)爐、冷風(fēng)管道、熱風(fēng)管道、熱風(fēng)圍管等幾部分組成[2]。高爐冶煉是一高溫

nT (1 )所對應(yīng)的數(shù)據(jù)既判定其為異常數(shù)據(jù)并對其進行剔除。圖3.3 新異常值檢測方法流程圖現(xiàn)選取某高爐實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)人為構(gòu)造出 1000 組鐵水溫度數(shù)據(jù)，已知該數(shù)據(jù)中 340~346、384~389、647~655 批鐵次為高爐生產(chǎn)休風(fēng)或爐況異常引起的數(shù)據(jù)偏低或偏高變化，而其中的 439、485、540、711 批鐵次為高爐儀器故障或人為因素造

[2]。圖3.11 高爐生產(chǎn)循環(huán)圖3.3.1 高爐爐況信息的狀態(tài)參數(shù)爐況信息的狀態(tài)參數(shù)是指高爐生產(chǎn)過程中操作人員能憑借當(dāng)前狀態(tài)參數(shù)即狀態(tài)參數(shù)的變化而對當(dāng)前爐況及未來爐況發(fā)展趨勢作出判斷的參數(shù)，狀態(tài)參數(shù)無法直接調(diào)整。目前高爐控制參數(shù)主要有：（1） 鐵水硅含量[2]鐵水硅含量是由出鐵后鐵水樣品在化驗室分析得到鐵水中[Si]元素的百分比含量。高爐冶煉過程中從2SiO 每沒還原1 kg 硅所需要的熱量，等同于從 FeO 中還原1 kg 鐵的8倍，因此爐溫與鐵水含硅量成呈正相關(guān)，由于爐內(nèi)溫度不可測，所以鐵水硅含量一直是表征高爐熱狀態(tài)及其變化重要參數(shù)。但從出鐵到檢測出鐵水硅含量大約需要半個小時的時間，鐵水硅含量獲取的滯后性導(dǎo)致不能及時發(fā)現(xiàn)鐵水硅含量超標，無法對高爐做出準確調(diào)控，因此研究鐵水硅含量預(yù)測技術(shù)，提前采取合理的調(diào)控措施，對保證爐況穩(wěn)定順行有重要意義。同時生鐵用途不同，要求其硅含量也不同，所以硅含量也是判斷生鐵質(zhì)量的重要標志。（2） 鐵水硫含量[2]鐵水硫含量是指鐵水中[S]元素的含量多少，其與爐溫呈負相關(guān)。高爐鐵水中所含的[S]元素主要是由爐料（如焦炭、礦石等）帶入是有害元素

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號：2748156