劉海瑞
陜西龍門鋼鐵有限責任公司 陜西韓城 715405
摘要：轉(zhuǎn)爐冶煉過程控制、終點控制是影響煉鋼生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本等經(jīng)營性指標的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時也是鋼鐵生產(chǎn)的“黑箱”環(huán)節(jié)之一，長期以來沒有有效直接的手段對轉(zhuǎn)爐冶煉過程的化渣、脫碳、脫磷、升溫等物理化學變化進行有效監(jiān)控和預測，大部分鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐煉鋼過程控制主要依賴于人工經(jīng)驗。2020年陜鋼集團陜西龍門鋼鐵有限責任公司聯(lián)合湖南鐳目科技有限公司率先研究開發(fā)了基于聲納化渣、火焰分析和煙氣分析的轉(zhuǎn)爐智能化煉鋼系統(tǒng)，實現(xiàn)了全程無人工干預的“一鍵式”煉鋼，在沒有配置副槍情況下實現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐冶煉過程自動化、智能化，該系統(tǒng)對冶煉過程、終點預測準確率達到90%以上，取得了良好效果，達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，創(chuàng)造的巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，為鋼鐵企業(yè)發(fā)展智能化煉鋼起到積極的推進作用和行業(yè)引領(lǐng)。
關(guān)鍵詞：聲納化渣；火焰分析；煙氣分析；智能煉鋼；一鍵式煉鋼
1 前言
轉(zhuǎn)爐煉鋼環(huán)節(jié)是鋼鐵生產(chǎn)的典型“黑箱”環(huán)節(jié)，長期以來沒有有效直接的手段對冶煉全程的化渣、脫碳、脫磷、升溫等物理化學變化進行有效監(jiān)控和預測，轉(zhuǎn)爐煉鋼過程控制主要依賴于人工經(jīng)驗，受操作人員思維慣性、個人技能以及反應(yīng)能力有限等一系列因素制約，轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)效率、關(guān)鍵技術(shù)指標和污染物排放控制有待進一步改進和提升。在采用渣料減量化冶煉、石灰石復合造渣、鐵礦石熔融還原以及留渣作業(yè)后，進一步增加了操作人員依靠經(jīng)驗進行操作的難度 [1]。目前部分鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐采用基于副槍的過程控制系統(tǒng)和基于煙氣分析的過程控制系統(tǒng)[2-5]：基于副槍的過程控制系統(tǒng)對于終點碳溫的預測準確率和精度高，但是缺乏冶煉全程的檢測和動態(tài)調(diào)整，無法實現(xiàn)全程一鍵式煉鋼，同時設(shè)備價格昂貴，探頭消耗大，成本高，對爐容要求嚴格，難以滿足我國中小鋼廠的現(xiàn)狀需求[6]；基于煙氣分析的過程控制系統(tǒng)受到煙氣檢測延時、煙氣傳感器數(shù)據(jù)長期穩(wěn)定性不佳、煙道風機流量壓力波動、煙道二次燃燒等狀況影響，其對于冶煉過程的監(jiān)測、預測和控制準確性相對較差，從而影響其大規(guī)模推廣。
轉(zhuǎn)爐煉鋼智能化要求實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐冶煉過程中各種狀態(tài)的精準監(jiān)測(溫度、煙氣濃度、火焰形態(tài)、渣狀態(tài)等)、基于工藝模型的各類生產(chǎn)過程關(guān)鍵參數(shù)的精準預測（包括噴濺、返干、過程碳含量、過程溫度等），實現(xiàn)全自動化槍位和加料控制動態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)終點溫度和成分的精準預測以及自動提槍等，最終實現(xiàn)全程“一鍵式煉鋼”[7-8]。轉(zhuǎn)爐煉鋼智能化已成為促進鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新生力量，是鋼鐵行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，既能降低人員勞動強度，又能提升關(guān)鍵技術(shù)指標，同時促進鋼廠從生產(chǎn)低端建材產(chǎn)品逐步向生產(chǎn)高端產(chǎn)品跨越[9]。
2 智能化煉鋼發(fā)展歷程和最新技術(shù)
2.1 計算模型
智能煉鋼計算模型發(fā)展歷程如下圖所示：
Ø 第一階段：智能煉鋼模型第一階段主要通過純理論靜態(tài)計算模型實現(xiàn)，主要是四大平衡計算，包括熱平衡、氧平衡、鐵平衡和渣平衡，通過復雜的純理論公式計算出達到冶煉鋼種工藝目標（主要是目標出鋼溫度和目標出鋼碳）所需的總氧、化渣劑、冷卻劑、溶劑、合金等輔料消耗，根據(jù)冶煉模式規(guī)劃氧步和料步，然后進行加料和槍位控制。根據(jù)四大平衡純靜態(tài)計算進行過程和終點碳溫的預測。該計算主要依賴于輸入數(shù)據(jù)的準確性，同時計算極為復雜，對于國內(nèi)煉鋼廠的現(xiàn)狀適應(yīng)性較差。
Ø 第二階段：智能煉鋼模型第二階段在純理論靜態(tài)計算的基礎(chǔ)上，建立歷史爐次數(shù)據(jù)庫，以歷史爐次為參考，對當前爐次計算進行修正，實現(xiàn)總氧、輔料計算以及過程和終點碳溫的計算，即所謂“增量模型”，通過增量計算，可以有效降低靜態(tài)計算的復雜度，增強模型的適應(yīng)性，減少對于輸入數(shù)據(jù)準確性的以來，但是對于歷史參考爐次的選擇極為關(guān)鍵，選擇不合理極大影響計算的準確性。
Ø 第三階段：智能煉鋼模型第三階段在增量模型的基礎(chǔ)上，增加自學習模型，建立參考爐次庫，設(shè)立邊界條件，對參考爐次賦予規(guī)則進行選擇，選擇最優(yōu)爐次對當前冶煉爐次進行計算和修正，實現(xiàn)總氧、輔料計算以及過程和終點碳溫的計算。通過邊界條件的設(shè)立和自學習模型訓練，可以有效避免增量模型的缺陷，杜絕了參考錯誤爐次的影響，提高了計算準確性。
Ø 第四階段：前面三個階段智能煉鋼的模型都要基于理論計算實現(xiàn)，主要依賴于輸出數(shù)據(jù)的準確性，轉(zhuǎn)爐冶煉過程中沒有直接檢測方式對計算進行動態(tài)矯正，因此，智能煉鋼模型的第四階段就是在前面三個階段的基礎(chǔ)上，結(jié)合副槍或者煙氣分析之類的動態(tài)檢測手段對過程進行監(jiān)測，建立動態(tài)計算模型，對冶煉終點進行精準預測和控制。
2.2 過程爐渣檢測技術(shù)
智能煉鋼過程爐渣檢測技術(shù)發(fā)展歷程如下圖所示：
圖2.2-1 智能煉鋼過程爐渣檢測技術(shù)發(fā)展歷程
Ø 第一階段：通過煙氣分析儀，對CO2和CO曲線進行分析，預判渣活躍、噴濺、爆發(fā)性噴濺及返干等爐渣狀態(tài)，據(jù)此進行槍位和加料的動態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)動態(tài)控制。最早的煙氣分析儀為質(zhì)譜儀，價格高、環(huán)境適應(yīng)性差、維護極為復雜導致沒法推廣使用，后續(xù)發(fā)展到取樣式紅外光譜煙氣分析儀，但是準確性較差，延時較大，也沒有得到推廣應(yīng)用，目前應(yīng)用最多的就是原位式和取樣式激光煙氣分析儀，其結(jié)構(gòu)簡單、環(huán)境適應(yīng)性強、便于維護。煙氣分析主要對于爆發(fā)性噴濺預測較為準確，對于噴濺、預噴濺和返干預測準確性相對較差。
Ø 第二階段：聲納化渣是最直接有效檢測爐渣狀態(tài)的系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，實時預測渣厚趨勢，實時進行噴濺和返干狀態(tài)監(jiān)測和預報，特別是最新的多音頻譜分析算法，能夠有效 提高返干預測準確率，進行槍位和加料的動態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)動態(tài)控制。聲納化渣對于返干和預噴濺預測較為準確，但是對于已經(jīng)發(fā)生噴濺的預測準確率較低。
Ø 第三階段：最開始人們想利用火焰分析進行冶煉過程中溫度和碳的檢測，但是效果并不理想，達不到工業(yè)應(yīng)用的水平，后面火焰分析通過對轉(zhuǎn)爐火焰輪廓、亮度、形態(tài)、甩渣片等特征進行識別，用來判斷噴濺、預噴濺和返干的情況，效果較好，噴濺和預噴濺準確率可以達到95%以上，達到控制過程槍位和加料的條件。
Ø 第四階段：以上三種過程爐渣檢測手段都存在各自的優(yōu)缺點，如下圖所示：
圖2.2-2 三種過程爐渣檢測手段的不足點
依靠單一系統(tǒng)實現(xiàn)過程控槍和加料都不可靠，因此，根據(jù)上述三種檢測手段的優(yōu)缺點，第四階段聯(lián)合三種檢測方式，依據(jù)一定的邏輯規(guī)則整合信號，可以有效實現(xiàn)過程爐渣狀況的準確檢測以及噴濺、預噴濺和返干精準預報。
2.3 智能煉鋼系統(tǒng)
根據(jù)上述計算模型和檢測技術(shù)的發(fā)展歷程，智能煉鋼系統(tǒng)也經(jīng)歷了幾個發(fā)展歷程和階段革新，如下圖所示：
圖2.3 智能化煉鋼系統(tǒng)技術(shù)革新
對于不具備條件上副槍系統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐來說，基于增量自學習模型和煙氣分析、聲納化渣、火焰分析三種動態(tài)檢測手段的轉(zhuǎn)爐智能化煉鋼系統(tǒng)是最適合和最新發(fā)展趨勢。龍鋼也是最先開展這方面研究和應(yīng)用的單位，取得了卓有成效的效果。
3、智能化煉鋼系統(tǒng)設(shè)計
3.1 系統(tǒng)架構(gòu)
基于聲納化渣、火焰分析、煙氣分析的轉(zhuǎn)爐智能煉鋼系統(tǒng)架構(gòu)如圖3.1所示：
圖3.1 基于聲納化渣、火焰分析、煙氣分析的轉(zhuǎn)爐智能煉鋼系統(tǒng)架構(gòu)
主要建設(shè)內(nèi)容包括：
Ø 通過鐵水廢鋼外圍輔助系統(tǒng)實現(xiàn)鐵水廢鋼信息的自動采集和匹配；
Ø 通過增量+自學習模型實現(xiàn)總氧、各類輔料計算以及過程和終點碳溫的計算；
Ø 根據(jù)計算的總氧和輔料、爐長優(yōu)秀的操作經(jīng)驗和不同的鐵水廢鋼條件建立不同的吹煉模式，制定氧步和料步，打通一級和二級，實現(xiàn)氧槍和加料的自動控制；
Ø 通過火焰分析、聲納化渣、煙氣分析對爐渣成渣過程進行監(jiān)控，實現(xiàn)噴濺、預噴濺和返干的準確預測；
Ø 根據(jù)火焰、聲納和煙氣檢測的爐渣狀態(tài)結(jié)果，動態(tài)調(diào)整槍位和加料，保證冶煉過程化渣平穩(wěn)良好。
基于聲納化渣、火焰分析、煙氣分析的轉(zhuǎn)爐智能煉鋼系統(tǒng)流程設(shè)計如圖3.2所示：
圖3.2 智能煉鋼系統(tǒng)流程
Ø 計算和自學習模型
1） 目標溫度和目標碳計算
2） 主原料計算
3） 熔劑計算
4） 氧平衡和冷卻劑計算
5） 過程和終點碳溫預報
6） 定義自學習規(guī)則，對歷史冶煉爐次進行選擇，選取的爐次能夠更好的反應(yīng)當前冶煉環(huán)境，整個計算進行閉環(huán)學習，更好更指導當前爐次的冶煉。
Ø 成渣路線設(shè)計和過程控制
1）對爐渣實時監(jiān)測并根據(jù)輸出信號對氧槍和加料動態(tài)調(diào)整，在實踐中實現(xiàn)爐渣狀態(tài)和氧槍加料閉環(huán)控制。
2）基于不同鐵水廢鋼信息下的靜態(tài)模式+根據(jù)爐渣狀態(tài)信號動態(tài)模式
3.3火焰分析設(shè)計
利用智能視覺識別技術(shù)將爐口結(jié)渣、火焰燃燒信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，識別爐口結(jié)渣、冶煉噴濺、脫碳燃燒情況、實現(xiàn)過程動態(tài)控制和終點輔助判斷。
火焰特征分析：火焰光強、火焰輪廓
轉(zhuǎn)爐爐渣信號輸出：起渣點、活躍、預噴濺、噴濺、返干
火焰分析系統(tǒng)的火焰信息采集裝置安裝在轉(zhuǎn)爐爐前，直對爐口，采集爐口火焰信息，火焰信息采集裝置采用立式安裝機構(gòu)，該采集裝置可以上下左右旋轉(zhuǎn)，調(diào)整采集范圍，機構(gòu)上還帶有冷卻吹掃裝置，防止相機因溫度過高出現(xiàn)故障。現(xiàn)場為混泥土地面，可打膨脹螺絲固定安裝底板，廠方提供冷卻氣源至安裝位置附近2m以內(nèi)。火焰分析裝置如圖3.3所示。
圖3.3 火焰分析系統(tǒng)
3.4 煙氣分析設(shè)計
通過實時采集煙氣中CO、CO2濃度信息，監(jiān)控轉(zhuǎn)爐內(nèi)的脫碳反應(yīng)，實現(xiàn)冶煉過程成分、溫度預報以及噴濺、爆發(fā)性噴濺的預報，優(yōu)化槍位和加料操作。煙氣分析曲線如下圖3.4所示：
圖3.4 煙氣分析系統(tǒng)
數(shù)據(jù)計算和存儲：
Ø CO、CO2成分信號進入鋼廠PLC，PLC對其進行處理，轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)據(jù)；
Ø 爐氣分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)周期性讀取PLC對應(yīng)地址，把該數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)庫中；
Ø 動態(tài)模型利用這些數(shù)據(jù)，結(jié)合鐵水與廢鋼數(shù)據(jù)，加料數(shù)據(jù)，生產(chǎn)計劃數(shù)據(jù)等計算出脫碳速率，鋼水溫度，成分等動態(tài)變量，實現(xiàn)對冶煉全過程的動態(tài)監(jiān)控。
3.5 聲納化渣設(shè)計
利用聽覺、聲吶技術(shù)對爐渣狀態(tài)實時監(jiān)控，將吹氧或者加料的噪聲信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，檢測吹氧情況和爐渣泡沫化程度，優(yōu)化氧槍操作，避免化渣不良，提高脫磷水平。
聲納化渣特征分析：噪音強度
轉(zhuǎn)爐爐渣信號輸出：起渣點、預噴濺、噴濺、預返干、返干
聲納化渣安裝、界面及示意圖如圖3.5所示：
圖3.5 聲納化渣系統(tǒng)
3.6火焰分析、聲納化渣、煙氣分析三種爐渣檢測信號耦合和應(yīng)用
通過現(xiàn)場實踐，這三種動態(tài)檢測手段都存在某個信號分析的優(yōu)勢和劣勢，如何對三種檢測手段得出的信號進行耦合，最大限度的發(fā)揮各自的優(yōu)點，能更好輸出轉(zhuǎn)爐過程化渣的情況，系統(tǒng)對三種檢測信號進行算法整合，形成一個信號處理模塊，如圖3.6-1所示：
圖3.6-1 火焰、聲納和煙氣檢測信號耦合
通過爐渣信號：活躍、預噴濺、返干三個信號對成渣路線進行控制，讓爐渣一直處于液相區(qū)域并按照設(shè)計好的鐵質(zhì)成渣路線進行加料和槍位控制。如圖3.6-2所示：
圖3.6-2 轉(zhuǎn)爐冶煉過程中爐渣成分的變化圖
龍鋼鐵水磷較高，選擇A-B’-C鐵質(zhì)成渣為最佳路線，在程序通過氧槍槍位和加料種類數(shù)量上考慮讓轉(zhuǎn)爐渣前中期處于活躍，以便提高脫磷比。
3.7 鐵水廢鋼外圍輔助管控系統(tǒng)設(shè)計
鐵水廢鋼外圍輔助管控系統(tǒng)實現(xiàn)智能煉鋼模型所需數(shù)據(jù)的自動采集，確保輸入數(shù)據(jù)的準確性，避免人工錄入數(shù)據(jù)的可靠性，組成包括：
Ø 鐵水包定位系統(tǒng)
通過在鐵水包車端部增加激光測距儀實現(xiàn)， 將測距儀數(shù)據(jù)接入PLC，通過冗余切換，實現(xiàn)鐵水包車精準定位，鐵水包包號識別系統(tǒng)從PLC地址處獲取實時位置參數(shù)，智能煉鋼系統(tǒng)從鋼廠對應(yīng)PLC地址處獲取鐵水重量數(shù)據(jù)。
Ø 鐵水包包號識別系統(tǒng)
每個鐵包有其唯一的身份編碼。在鐵水預處理吊包位，折罐位、混鐵爐出鐵位等位置，多數(shù)鋼鐵廠通過人工對此編號進行記錄，以實現(xiàn)鋼水（或鐵水）轉(zhuǎn)運情況的記錄。此類記錄多為紙質(zhì)記錄，未能形成全過程快速記錄，如使用次數(shù)、烘烤時間、盛裝鋼水（鐵水）重量和時間、空罐時間、維修等信息，以及根據(jù)數(shù)據(jù)進行使用效率的衡量。
包號識別系統(tǒng)它采用RFID無線射頻技術(shù)，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對電子標簽進行讀寫從而達到識別包號和數(shù)據(jù)交換的目的。
每個鐵水包安裝耐高溫電子標簽（應(yīng)答器），在鐵水包運輸關(guān)鍵節(jié)點吊包位，折罐位、混鐵爐出鐵位等位置安裝遠距離RFID讀寫器，電子標簽進入天線磁場后，若接收到讀寫器發(fā)出的特殊射頻信號，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，讀寫器讀取信息并解碼后傳送至存儲單元（數(shù)據(jù)庫）用于跟蹤和反饋所測鐵水信息與相應(yīng)鐵水包正確對應(yīng)與否。
Ø 廢鋼斗號識別系統(tǒng)
其原理和配置與鐵水包包號識別相似，實現(xiàn)廢鋼斗內(nèi)廢鋼分類及總量信息與斗號匹配，且轉(zhuǎn)爐區(qū)域可通過斗號獲取斗內(nèi)廢鋼信息。
Ø 行車定位系統(tǒng)
整個系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、行車定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理中心等部分組成，系統(tǒng)總體框架如圖3.7所示。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將采集到的相關(guān)鐵水包和廢鋼斗信息通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街行恼緮?shù)據(jù)服務(wù)器上，另外結(jié)合行車定位系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)確定鐵水包和廢鋼斗當前的重量和位置坐標，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)處理服務(wù)軟件，將信息展現(xiàn)在電腦客戶端上，實時更新數(shù)據(jù)，HMI顯示界面完成行車的位置和信息的查看，實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控和管理。
圖3.7 行車定位總體框架圖
3.8 智能控制系統(tǒng)設(shè)計
為了實現(xiàn)一鍵式智能煉鋼，系統(tǒng)設(shè)計不僅對轉(zhuǎn)爐冶煉過程進行動態(tài)跟蹤計算，而且要參與控制，確保了槍位、吹氧量包括加料能夠按標準化進行優(yōu)化操作，使得模型計算排除了這些因素的擾動，控制冶煉過程按照預設(shè)的冶煉方案進行，主要控制功能有以下幾項：
Ø 氧槍自動控制：當一級系統(tǒng)操作站畫面氧槍控制方式轉(zhuǎn)為“自動模式”，控制模式選擇“二級模式”，氧槍高度及流量完全由二級模型接管控制，由二級系統(tǒng)給定氧槍高度和流量，并把指令發(fā)送給一級自動化系統(tǒng)完成自動控制。氧槍高度檢測需要采用絕對型編碼器，確保檢測及控制更加準確。氧氣流量檢測需要有溫度壓力補償，檢測數(shù)據(jù)準確，流量調(diào)節(jié)閥控制靈敏、穩(wěn)定完全由二級模型接管控制。
Ø 加料量控制：當一級系統(tǒng)操作站畫面加料控制方式轉(zhuǎn)為“自動模式”，控制模式選擇“二級模式”，由智能煉鋼系統(tǒng)給定各種輔原料的加料量和加料時機，并把指令發(fā)送給一級自動化系統(tǒng)完成自動控制，要求稱量準確，靈敏，加料電控系統(tǒng)控制精度高，可靠穩(wěn)定。
為了實現(xiàn)一鍵式智能煉鋼需要對PLC編程和一級操作畫面進行修改。在一級系統(tǒng)操作畫面添加氧槍、加料的“自動模式”、“手動模式”模式轉(zhuǎn)換按鈕。在一級系統(tǒng)上增加“一級模式”和“二級模式”。
在選擇”自動模式”和“二級模式”時，即可按二級給定的氧槍槍位，自動跟蹤槍位，按二級給定氧氣流量自動調(diào)節(jié)氧氣流量，按二級給定輔原料自動配料，加料。
在選擇”自動模式”和“一級模式”時，PLC執(zhí)行一級界面手動輸入的工藝參數(shù)，不會執(zhí)行二級下發(fā)的工藝數(shù)據(jù)。
氧槍、加料選擇”手動”模式時，人工手動操作畫面按鈕或者操作臺按鈕執(zhí)行氧槍和加料的控制。
氧槍和加料有單獨的模式選擇，一個在執(zhí)行自動模式時，另外一個可以執(zhí)行手動模式。氧槍在自動模式的過程中，人工可以手動干預槍位，不會退出自動模式。當氧槍和加料在自動模式過程中出現(xiàn)異常，可以隨時切換成手動操作，不影響生產(chǎn)過程。
3.9 智能煉鋼系統(tǒng)界面設(shè)計
智能煉鋼系統(tǒng)界面如圖3.9-1和3.9-2所示：
系統(tǒng)界面包括：鐵水實績、廢鋼實績、生產(chǎn)計劃、靜態(tài)計算、吹氧冶煉、爐次數(shù)據(jù)、歷史報表、鋼水成分、工程數(shù)據(jù)界面。
（1）鐵水實績界面：包含了出鐵類型、出鐵日期、鐵水重量、鐵水溫度、鐵水成分、操作人員等信息。可根據(jù)日期、鐵包號、轉(zhuǎn)爐號進行鐵水信息查詢。
圖3.9-1 智能煉鋼系統(tǒng)界面設(shè)計一
圖3.9-2 智能煉鋼系統(tǒng)界面設(shè)計二
（2）廢鋼實績界面：包含了廢鋼斗號、廢鋼重量、裝料時間、操作人員信息等。可根據(jù)日期、轉(zhuǎn)爐號進行廢鋼信息查詢。
（3）生產(chǎn)計劃界面：包含了計劃號、爐次號、目標鋼種、目標鋼水量、精煉路徑、連鑄機號等信息。可根據(jù)精煉路徑、連鑄機號、開始時間等條件進行查詢。
（4）靜態(tài)計算界面：包含了爐次基本信息、鐵水廢鋼信息、鋼種成分、冶煉終點目標、輔料計算結(jié)果、冶煉模式選擇等信息。
（5）吹氧冶煉界面：包含了冶煉信息、預報信息、鐵水廢鋼信息、輔料投料信息、聲納曲線、煙氣曲線、氧槍曲線等實時信息。
（6）爐次信息界面：包含了歷史冶煉爐次的鐵水廢鋼信息、輔料投料信息、冶煉歷史曲線等。可根據(jù)時間、爐次號進行歷史爐次信息查詢。
（7）歷史報表界面：是對生產(chǎn)過程中的所有數(shù)據(jù)進行保存，以便對生產(chǎn)過程進行追蹤，有利于生產(chǎn)工藝分析和物料消耗統(tǒng)計管理，生成的生產(chǎn)報表包括序號、爐次號、開吹時間、鋼種、鐵水、廢鋼、加料、吹氧、化驗等各種數(shù)據(jù)。
（8）鋼水成分界面：包含了爐次號、試樣類型、分析成分等信息。
（9）工程數(shù)據(jù)界面：是對系統(tǒng)中涉及到的工程數(shù)據(jù)進行管理，比如物料管理、鋼種管理、模型參數(shù)等進行管理。
基于聲納化渣、火焰分析和煙氣分析的轉(zhuǎn)爐智能煉鋼系統(tǒng)于2022年6月分成功穩(wěn)定投用于5#轉(zhuǎn)爐，各項預報數(shù)據(jù)如圖4-1所示。目前系統(tǒng)終點碳預報準確率達到85%以上，終點溫度命中率達到90%以上，噴濺識別準確率達到100%，智能煉鋼投用三個月后，相比于人工操作，有效提高了轉(zhuǎn)爐一倒不點吹出鋼比率、提高了終點磷合格率、降低了轉(zhuǎn)爐冶煉噴濺比率，降低了渣料消耗，提高了各項經(jīng)濟技術(shù)指標。圖4-2轉(zhuǎn)爐終點控制指標
圖4-1預報數(shù)據(jù)
圖4-2轉(zhuǎn)爐終點控制指標
5、結(jié)論
陜西龍門鋼鐵有限責任公司聯(lián)合湖南鐳目科技有限公司，采用最新的計算模型和過程動態(tài)檢測技術(shù)，在國內(nèi)率先開發(fā)成功了基于聲納化渣、火焰分析、煙氣分析的轉(zhuǎn)爐智能煉鋼系統(tǒng)，實現(xiàn)全程無人工干預的“一鍵式”煉鋼，并且成功穩(wěn)定投用于生產(chǎn)實踐，應(yīng)用結(jié)果表明：
1.轉(zhuǎn)爐智能化煉鋼系統(tǒng)的有效運行基于選擇的相關(guān)檢測設(shè)備的性能及參數(shù)的調(diào)試，同時要結(jié)合各檢測參數(shù)進行系統(tǒng)性的有效分析，從算法和邏輯上滿足轉(zhuǎn)爐冶煉需求。
2.開發(fā)的轉(zhuǎn)爐智能化煉鋼系統(tǒng)，通過多種算法的綜合應(yīng)用，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐冶煉過程中各種狀態(tài)的精準監(jiān)測(溫度、煙氣濃度、火焰形態(tài)、渣狀態(tài)等)，生產(chǎn)過程關(guān)鍵參數(shù)的精準預測（包括噴濺、返干、過程碳含量、過程溫度等），實現(xiàn)全自動化槍位和加料控制動態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)終點溫度和成分的精準預測，最終實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐“一鍵式煉鋼”。
3.智能化煉鋼系統(tǒng)結(jié)合冶煉原料條件建立了多種冶煉模式（龍鋼建立了24種模式），按照鐵水溫度、鐵水成分、廢鋼料型、廢鋼比、造渣制度、爐役期綜合排布建立適用于龍鋼工況的冶煉靜態(tài)模型，在靜態(tài)模式的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)選擇模式后，根據(jù)冶煉過程檢測參數(shù)動態(tài)調(diào)整槍位、渣料加入量和加入時機，通過動態(tài)計算預測過程鋼水溫度和碳含量，達到全程預報和檢測的目的。
4.在計算機煉鋼模式的選擇上，開發(fā)了擇優(yōu)模式、標準模式、自學習模式、渣料選擇模式、終點目標設(shè)定模式，開發(fā)階段按照由易到難得層級進行工業(yè)化試驗，最終達到計算機煉鋼自學習模式，有效提高終點碳、溫預報準確率，經(jīng)過大量的測試，龍鋼計算機煉鋼終點碳、溫度命中率達到90%以上，預噴濺識別準確率達到95%，噴濺識別準確率達到100%，有效提高了轉(zhuǎn)爐終點命中率，有利于轉(zhuǎn)爐關(guān)鍵技術(shù)指標的提升。
5.要實現(xiàn)智能化煉鋼，提高計算機煉鋼預報的命中率及準確性，對外圍原料的數(shù)據(jù)要實現(xiàn)自動采集，同時要提高采集數(shù)據(jù)的準確性，外圍原料及轉(zhuǎn)爐工況越穩(wěn)定，越有利于智能化煉鋼系統(tǒng)的高效推進。
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