工业技术 ２０１３年第１１期ｌ科技创新与应用 高炉炉温预报技术研究进展 李宪成 （山东钢铁莱芜分公司炼铁厂１＃１０８０高炉，山东莱芜２７１１０４） 摘要：针对高炉炉温预报技术，结合国内外相关工作的研究状况，从高炉数学模型发展的四个阶段：静态控制模型阶段、动态控 制模型阶段、高炉专家系统、在线闭环控制系统，对高炉炉温预报技术取得的研究成果进行了总结和分析。 关键词：专家系统；在线闭环控制系统；炉温预报 稳定运行的炉况是高炉稳定生产的先决条件，是延长高炉寿命 的必要条件。高炉炼铁是在一个密闭的容器内进行的，炉内发生的 物理、化学过程极其复杂，炉况状态无法直接检测，为及时准确地判 断和预报高炉炉况，多少年来，各国的高炉研究专家都在想尽各种 方法手段来解决这一问题，而高炉炉温成为研究者最关注的技术指 标，高炉炉温预报可从从高炉数学模型发展的四个阶段来体现，具 体包括静态控制模型阶段、动态控制模型阶段、高炉专家系统、在线 闭环控制系统。其中高炉专家系统无论在国外还是国内钢厂都成为 了主流技术，并且发挥了其优势，为广大钢铁企业带来了巨大的经 济效益。 １高炉炉温预报技术的发展 高炉炉温预报技术的发展实质上可从高炉数学模型发展的四 个阶段来体现，具体包括：（１）静态控制模型阶段；（２）动态控制模型 阶段；（３）高炉专家系统；（４）在线闭环控制系统。 １．１静态控制模型阶段 ２Ｏ世纪６０、７０年代，科研人员利用配料计算法、工程计算法等 对高炉操作条件进行静态分析，通过相应的数学模型，计算出原、燃 料、操作参数的变化对焦比等技术指标的影响，计算结果反馈给工 长，工长结合实际生产状况采取相应的操作措施。其中著名的有日 本钢管公司的“水江模型”、８０年代初具有代表性的“新日铁模型”。 因为是静态模型，不能对未来趋势进行预报，也不能提示波动炉况， 高炉操作主要依靠工长的经验。 １．２动态控制模型阶段 八十年代初，德国及日本的专家对高炉进行了解剖研究，同时 结合计算机技术和检测技术，初步建立了高炉动态数据模型。并计 算出能够反映高炉波动的指标，为高炉炉长提供高炉运行状态数 据，指导高炉操作。德国蒂逊公司的ＴＨＹＢＡＹ系统是这一阶段的代 表＿ｌ＿，相对于第一阶段，它对误操作提出了警示，进而提高高炉生产 水平。其不足是不能提供合适的操作方案，具体操作仍由操作人员 作出。 １．３高炉专家系统 高炉专家系统是一种模拟人类思维、利用高炉专家的经验对复 杂过程进行跟踪、控制和管理的技术。高炉专家系统是将高炉冶炼 工程师操炉经验按照一定的规则录入计算机中，溶入了模式识别和 人工神经网络，结合高炉仪表检测数据，由计算机对高炉内部情况 实时作出推理、判断、分析，对炉况的现状、未来趋势作出预报，将结 果反馈给高炉操作人员。目前国际上比较有代表性的高炉专家系统 有：日本川崎公司开发的ＡＧＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｇｏ．Ｓｔｏｐ）系统目，其将采集数 据分为炉况水准判断的分类参数和用于炉况变动判断的分类参数。 首先进行个别参数判断，各参数判断标准由操作数据的统计分析确 定上下两个边界值，以数值来分别代替，即为Ｇｓ值，当其判断结果 为“坏”时，系统自动报警；其次进行分类参数判断，同样设置上下界 限进行判断，再次是进行总的水准判断和变动判断，其方案是将Ｇｓ 值累加，而后同样对累加值范围给出评估，使水准判断（ＧＳＮ１）范围于 ０ １００，越大表明炉况越好，越小说明炉况变动越小，反之亦然。最后 是对炉况综合评价和给出操作指导。将ＧＳＮ１和ＧＳＮ２之和ＧＳＮ作 为炉况综合评价的结果。例如将ＧＳＮ＞８０时判为ＧＯ，即炉况较好， 可维持现状“进行”；当ＧＳＮ＝５０”８０时判为ＳＴＯＰ，即高炉进程出现问 最后关键件要根据产品部件、组件、零件及器件的不同精度和复 杂程度，功能特性和技术难度，以及失效后对产品性能的影响，把它 们划分为关键件、重要件和一般件。对于不同的关键件以及不同的重 要件都要做好必要而且清晰的标记，对其设计参数和制造工艺要严 格审查，对关键件要进行重点质量控制。 题应该“停止进行”；ＧＳＮ＜５０时为ＢＡＣＫ，表明高炉已经失常，必须 立即采取一定措施使高炉“返回”正常。 莱钢集团早在２００２年和浙江大学合作建成的莱钢高炉智能控 制专家系统成功运行。该系统借鉴国外高炉控制专家系统的先进经 验，总结了杭钢、济钢等国内几座高炉“炼铁优化专家系统”的特点， 结合莱钢高炉的实际装备条件，对专家系统的开发与应用提出了更 加智能化更加切合实际的要求。不仅具有人工智能的数学模型，具 备生产过程系统优化的能力，而且能够把炼铁专家和生产现场的判 断经验变成计算机的智能化判断，数学模型预测炉温命中率高。专 家系统对炉温的控制、对炉缸中渣铁平衡的控制具有良好的效果。 该系统可以准确预报炉温的变化趋势，专家系统丰富的信息可以对 高炉操作炉型进行及时有效的管理，对高炉顺行进行有效的预报和 监测。对提高铁产量，降低焦比等方面产生较好的经济效益。 １．４在线闭环控制系统 随着计算机技术的飞跃发展和专家系统的不断完善，高炉控制 向着更加快速、准确和在线方向发展。奥钢联开发出基于用户知识 库闭环控制系统，实现上料、焦比、碱度、喷吹等目标的在线控制，进 步降低人为因素对高炉操作的负面影响。我国高炉专家在这方面 也做出了较多的贡献。黄波、汪卫基于高炉专家系统的多变量炉 温智能控制系统日，运用多变量处理技术提取较有价值的中间工艺 参数来判断炉况发展的方向。李林林、孙良旭关于Ｓｎｏｒｔ规则库在高 炉专家系统知识库的移植［４１，利用Ｓｎｏｒｔ开源入侵检测系统的规则库 的三维链表数据结构，将其移植到高炉专家系统知识库的创建应用 上。这些研究成果都为在线闭环控制系统的发展提供有力支持。 ２结束语 通过对高炉炉温预报技术的发展趋势及手段的论述，可以说人 工智能系统将成为高炉炉温预报的最核心的技术手段，它综合专家 系统、人工神经网络、模式识别、智能机器人等分支，更加客观、更加 准确、更加迅速的预报炉况并指导高炉操作，在改善铁水质量、避免 炉况重大失常和延长高炉寿命方面发挥作用。 一参考文献 『１］Ｋａｌｌｏ Ｓ．Ａｈｏｌａ Ｔ．芬兰罗德洛基钢厂炼铁的发展ｌＪ１＿钢铁，１９９９，３４： １２４—１３３． 『２］垫上洋扁炉数学模型的改进及其在实际操作中的应用．［Ｊ１．世界钢 铁．２００３（５）：１３－２１． 『３］黄波，汪卫．基于高炉专家系统的多变量炉温智能控制系统ｆＪ］．钢 铁，２００５，４０（４）：２１—２３． 李林林，孙良旭．Ｓｎｏｔ规则库在高炉专家系统知识库的移植［ｒＪ】．辽 宁科技大学学报，２００９，３２（１）：５３—５７． ［２降峰，于天牧，赵子民，等．面向并行工程的轻武器协同设计研究叨． 南京理工大学，２００７（４）：２１４—２１８． ［３］朱景萍，赵海涛，刘丽丽，等．加强研发项目质量管理体系建设的几 个问题『Ｊ］－石油科技论坛，２００４（１２）：６２—６５． ［４］何天，赵一飞，谷天雨，等．军工产品研制管理相关问题探析硼．设备 参考文献 工程，２００５（１１）． ［１】李美芳，朱晓天，李牧，等．并行工程及其应用叨冲国设备工程，２００６ ［５】江小何，赵树一，刘何天，等．研发项目质量管理的重要性探析．科技 （１）：２２—２４． 讲座．２００５． 一５７—