基于光譜分析和支持向量機算法的轉爐煉鋼終點碳分類檢測技術
發(fā)布時間：2021-02-09 07:51
終點碳含量控制是轉爐煉鋼生產中的關鍵工藝之一,它直接關系到出鋼的品質、煉鋼的成本以及廢氣的排放等。然而在轉爐冶煉過程中,因為加入原材料的不穩(wěn)定性和吹煉過程中復雜的化學反應等原因,對鋼水碳含量進行準確地在線終點控制一直是全世界冶金行業(yè)多年來亟待解決的難題。因此,研究一種高精度的在線實時檢測方法顯得尤為迫切,本文針對這一問題,研究了一種鋼水碳含量分類實時檢測方法。分析了國內外轉爐煉鋼終點控制技術的研究現狀,以及現階段的檢測方法并總結其優(yōu)劣,基于爐口火焰光譜分析和支持向量機原理,提出了一種終點碳分類檢測方法。此方法通過對采集到的火焰光譜進行分析,提取能夠表征爐內碳含量的特征參量,利用支持向量機分類算法對參量進行訓練,得到分類模型。根據分類模型,設計了煉鋼現場實時檢測的流程算法,利用已有的擬合曲線來現場檢測碳含量的確切值,并基于LabVIEW平臺開發(fā)了一套現場實時檢測系統(tǒng)。經現場測試驗證,此方法具備精度高、實時檢測和抗外界環(huán)境干擾的能力強等優(yōu)點,完全適合煉鋼現場的工作環(huán)境,可以滿足鋼廠的實際要求。
【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數】：72 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１氧氣頂吹轉爐煉鋼的結構示意圖??傳統(tǒng)的轉爐煉鋼方法是在轉爐內加入原料進行吹煉，通過人工觀察來控制氧??氣的輸送速度和量，使得鋼水中的某些元素反應，運到降低其含量的目的
?專家系統(tǒng)ｆ?百動巧制系統(tǒng)１??圖１．２副槍動態(tài)終點控制系統(tǒng)結構示意圖??副槍動態(tài)終點控制方法的結構圖，可如圖１．２所示Ｐ２１。利用副槍檢測得來的??數據經過處理后傳給動態(tài)模型控制系統(tǒng)，然后動態(tài)模型控制系統(tǒng)對參數進行重新??計算，得出到達終點所需要的參量值，指導進一步的轉爐操作。??（２）爐氣分析動態(tài)控制方法Ｐ３’２４３：獲取爐口排除的爐氣信息，分析其化學組??分，計算轉爐內鋼水的脫碳速度，進而得出鋼水中的碳含量，對終點控制提供依??據ＰＳ１。爐氣分析法不僅可Ｗ檢測碳元素的含量和鋼水溫度，還可Ｗ檢測爐內的??其它元素的含量。與副槍動態(tài)控制技術相比，其設備安裝不受爐口尺寸的限制，??不需要對原有的轉爐進行改造，投資少。但是其存在或多或少的缺點，如質譜儀??造價比較高
由于靠近轉爐附近的工作環(huán)境比較惡劣，空氣中有大量的煙塵和鐵粉，一些??精密儀器根本無法進行準確的測量工作，因此為了能夠對爐口火焰進行遠距離探??測，設計了一套適合現場環(huán)境的爐口火焰信息采集系統(tǒng)，具體裝置組成如圖２．１??所示。此系統(tǒng)有如下優(yōu)點：易于安裝、操作簡便、能適應煉鋼現場惡劣環(huán)境和受??外界環(huán)境干擾少等，系統(tǒng)主要由望遠探測系統(tǒng)、光譜儀、計算機組成。在實際采??集爐口火焰光譜過程中，望遠鏡對準轉爐爐口火焰位置，實時的將爐口的火焰圖??像通過光纖傳輸到光譜儀中，在光譜儀（使用的是ＣＣＤ光柵光譜儀）中進行分??光，將火焰光譜福射能量轉化成電信號，來檢測火焰的光譜變化。經過光譜儀轉??化后的光譜信息被輸入到計算機中，經過降噪、變量的提取，再利用事先訓練好??的模型進行分析、計算，得出最終的終點碳結果。??ｊ￣竺氣排＾?＾??ｕ?＾傳輸光纖）１?ｊ??＾?＾?Ｖ??Ｎ????＾?光譜儀?Ｊ??圖２．１爐口火焰光譜獲取裝置圖??２丄１望遠探測系統(tǒng)??前面己經介紹過，轉爐煉鋼現場環(huán)境比較惡劣，對一些儀器的要求就比較高，??因此其造價成本就很高。在本研究課題中
【參考文獻】：
期刊論文
[1]轉爐煉鋼工藝自動控制的新進展[J]. 李晨光,陳麗娟,趙自強. 企業(yè)研究. 2014(16)
[2]轉爐煉鋼終點控制技術研究及應用[J]. 劉超. 特鋼技術. 2013(03)
[3]“副槍+煙氣分析”煉鋼控制系統(tǒng)的改進實踐[J]. 祁滕遠. 冶金自動化. 2013(05)
[4]轉爐煉鋼過程工藝控制的發(fā)展與展望[J]. 李光輝,劉青. 鋼鐵研究學報. 2013(01)
[5]氧氣頂爐口火焰溫度多光譜分析[J]. 王勇青,陳延如,趙琦,陳斐楠,陳晶晶. 光譜學與光譜分析. 2012(11)
[6]轉爐爐氣分析技術發(fā)展現狀[J]. 劉玉寶,郭慶華. 山西冶金. 2011(06)
[7]轉爐爐氣分析技術發(fā)展淺析[J]. 劉玉寶,郭慶華. 新疆鋼鐵. 2011(04)
[8]300t轉爐自動化煉鋼應用實踐[J]. 徐小偉,烏力平,劉國平. 煉鋼. 2011(04)
[9]轉爐煉鋼終點控制技術[J]. 許剛,雷洪波,李驚鴻,葉印鵬,薛軍. 煉鋼. 2011(01)
[10]基于變量選擇的轉爐煉鋼終點預報模型[J]. 王心哲,韓敏. 控制與決策. 2010(10)
博士論文
[1]基于爐口火焰光譜信息的轉爐煉鋼終點在線碳含量測量方法研究[D]. 許凌飛.南京理工大學 2011
本文編號：3025316
【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數】：72 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１氧氣頂吹轉爐煉鋼的結構示意圖??傳統(tǒng)的轉爐煉鋼方法是在轉爐內加入原料進行吹煉，通過人工觀察來控制氧??氣的輸送速度和量，使得鋼水中的某些元素反應，運到降低其含量的目的
?專家系統(tǒng)ｆ?百動巧制系統(tǒng)１??圖１．２副槍動態(tài)終點控制系統(tǒng)結構示意圖??副槍動態(tài)終點控制方法的結構圖，可如圖１．２所示Ｐ２１。利用副槍檢測得來的??數據經過處理后傳給動態(tài)模型控制系統(tǒng)，然后動態(tài)模型控制系統(tǒng)對參數進行重新??計算，得出到達終點所需要的參量值，指導進一步的轉爐操作。??（２）爐氣分析動態(tài)控制方法Ｐ３’２４３：獲取爐口排除的爐氣信息，分析其化學組??分，計算轉爐內鋼水的脫碳速度，進而得出鋼水中的碳含量，對終點控制提供依??據ＰＳ１。爐氣分析法不僅可Ｗ檢測碳元素的含量和鋼水溫度，還可Ｗ檢測爐內的??其它元素的含量。與副槍動態(tài)控制技術相比，其設備安裝不受爐口尺寸的限制，??不需要對原有的轉爐進行改造，投資少。但是其存在或多或少的缺點，如質譜儀??造價比較高
由于靠近轉爐附近的工作環(huán)境比較惡劣，空氣中有大量的煙塵和鐵粉，一些??精密儀器根本無法進行準確的測量工作，因此為了能夠對爐口火焰進行遠距離探??測，設計了一套適合現場環(huán)境的爐口火焰信息采集系統(tǒng)，具體裝置組成如圖２．１??所示。此系統(tǒng)有如下優(yōu)點：易于安裝、操作簡便、能適應煉鋼現場惡劣環(huán)境和受??外界環(huán)境干擾少等，系統(tǒng)主要由望遠探測系統(tǒng)、光譜儀、計算機組成。在實際采??集爐口火焰光譜過程中，望遠鏡對準轉爐爐口火焰位置，實時的將爐口的火焰圖??像通過光纖傳輸到光譜儀中，在光譜儀（使用的是ＣＣＤ光柵光譜儀）中進行分??光，將火焰光譜福射能量轉化成電信號，來檢測火焰的光譜變化。經過光譜儀轉??化后的光譜信息被輸入到計算機中，經過降噪、變量的提取，再利用事先訓練好??的模型進行分析、計算，得出最終的終點碳結果。??ｊ￣竺氣排＾?＾??ｕ?＾傳輸光纖）１?ｊ??＾?＾?Ｖ??Ｎ????＾?光譜儀?Ｊ??圖２．１爐口火焰光譜獲取裝置圖??２丄１望遠探測系統(tǒng)??前面己經介紹過，轉爐煉鋼現場環(huán)境比較惡劣，對一些儀器的要求就比較高，??因此其造價成本就很高。在本研究課題中
【參考文獻】：
期刊論文
[1]轉爐煉鋼工藝自動控制的新進展[J]. 李晨光,陳麗娟,趙自強. 企業(yè)研究. 2014(16)
[2]轉爐煉鋼終點控制技術研究及應用[J]. 劉超. 特鋼技術. 2013(03)
[3]“副槍+煙氣分析”煉鋼控制系統(tǒng)的改進實踐[J]. 祁滕遠. 冶金自動化. 2013(05)
[4]轉爐煉鋼過程工藝控制的發(fā)展與展望[J]. 李光輝,劉青. 鋼鐵研究學報. 2013(01)
[5]氧氣頂爐口火焰溫度多光譜分析[J]. 王勇青,陳延如,趙琦,陳斐楠,陳晶晶. 光譜學與光譜分析. 2012(11)
[6]轉爐爐氣分析技術發(fā)展現狀[J]. 劉玉寶,郭慶華. 山西冶金. 2011(06)
[7]轉爐爐氣分析技術發(fā)展淺析[J]. 劉玉寶,郭慶華. 新疆鋼鐵. 2011(04)
[8]300t轉爐自動化煉鋼應用實踐[J]. 徐小偉,烏力平,劉國平. 煉鋼. 2011(04)
[9]轉爐煉鋼終點控制技術[J]. 許剛,雷洪波,李驚鴻,葉印鵬,薛軍. 煉鋼. 2011(01)
[10]基于變量選擇的轉爐煉鋼終點預報模型[J]. 王心哲,韓敏. 控制與決策. 2010(10)
博士論文
[1]基于爐口火焰光譜信息的轉爐煉鋼終點在線碳含量測量方法研究[D]. 許凌飛.南京理工大學 2011
本文編號：3025316
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