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2.4造块与传统钢铁生产流程烧结方法主要有吹风烧结法和抽风烧结法两大类吹风烧结有平地堆挠、挠结识、挠结盘，抽风烧结有路式侥结、艰面步进式烧结机、带式烧结机、环形烧结机（即日本矢作式）国内外普遍采用的是常式抽风烧结机，在我国地方小铁矿还有相当一部分用平地吹风堆烧和箱式抽风烧结止匕外，还有回转窑烧结法、悬浮烧结法炼焦生产工艺川
（1）炼焦工艺主要设备焦炉简介:现代焦炉炉体由炭化室、燃烧室和蓄热室三个主要部分构成一般，炭化室宽
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40.5m、长1017m、高
47.5叫顶部设有加煤孔和煤〜〜〜气上升管（在机侧或焦侧），两端用炉门封闭燃烧室在炭化室两侧，由许多立火道构成蓄热室位于炉体下部，分空气蓄热室和贫煤气蓄热室焦炉系统中常用的控制设备PLC.变频器、组态软件、电动机、断路器、接触器、按钮、温度仪表等等捣固焦炉简介:捣固焦泛指采用捣固炼焦技术在捣固焦专用炉型内生产出的焦炭，这种专用炉型即捣固焦炉捣固炼焦技术是一种可根据焦炭的不同用途，配入较多的高挥发分煤与弱粘结性煤，在装煤推焦车的煤箱内用捣固机将已配合好的煤捣实后，从焦炉机侧推入炭化室内进行高温干储的炼焦技术熄焦车（或干法熄焦装置）接受推出的赤热焦炭，运到熄焦塔内喷水（或运到干法熄焦装置用惰性气体将余热导走发电或补充管网的蒸汽），将赤热焦炭熄灭，然后卸在凉焦台上冷却配煤槽简介炼焦煤准备的工序之一炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程即为了生产符合质量要求的焦炭，把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的比例配合起来粉碎机简介:粉碎机是将大尺寸的固体原料粉碎至要求尺寸的机械根据被碎料或碎制料的尺寸可将粉碎机区分为粗碎机、中碎机、细磨机、超细磨机
（2）炼焦生产车间备煤筛焦车间备煤工段主要由受煤坑、配煤室、粉碎机室、贮煤塔顶、煤焦制样室与带式输送机、转运站等设施组成原料洗精煤从洗煤厂由8条带式输送机送至备煤车间，经配煤和2台破碎机粉碎后，煤被破碎到小于3mm以下（占85%以上）由带式输送机送至塔顶，用犁式卸料器卸到煤塔中，供焦炉使用炼焦车间炼焦车间建设36和42孔JN43-98型宽炭化室、双连火道、废气循环、下喷、单热式捣固焦炉，年产冶金焦60万吨采用捣固煤饼，侧装高温干储，湿法熄焦工艺
（3）炼焦工艺炼焦工艺流程及主要设备简图原煤堆场洗煤粉碎烧结系统（＜%的碎焦商炉系统的焦炭1O~25«w焦炭熄焦车炭化室（焦炉）眉一焦炉煤气洗茶塔终冷器初冷器焦炉煤气罐饱和器图
2.5炼焦生产工艺流程现代焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼焦和产品处理等工序洗煤:原煤在炼焦之前，先进行洗选目的是降低煤中所含的灰分和去除其他杂质配煤将各种结焦性能不同的煤按一定比例配合炼焦目的是在保证焦炭质量的前提下，扩大炼焦用煤的使用范围,合理地利用国家资源，并尽可能地多得到一些化工产品炼焦:将配合好的煤装入炼焦炉的炭化室，在隔绝空气的条件下通过两侧燃烧室加热干储，经过一定时间，最后形成焦炭图
2.6焦炭形成过程炼焦的产品处理:将炉内推出的红热焦炭送去熄焦塔熄火，然后进行破碎、筛分、分级、获得不同粒度的焦炭产品，分别送往高炉与烧结等用户熄焦方法有干法和湿法两种湿法熄焦是把红热焦炭运至熄焦塔，用高压水喷淋6090s干法熄焦是将红热的焦炭放入熄焦室〜内，用惰性气体循环回收焦炭的物理热，时间为24h在炼焦过程中还会产生炼焦煤气与多种化〜学产品焦炉煤气是烧结、炼焦、炼铁、炼钢和轧钢生产的主要燃料
2.2炼钢与主要产品的生产工艺
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2.1高炉炼铁生产工艺1高炉与其结构高炉:炼铁一般是在高炉里连续进行的高炉又叫鼓风炉，这是因为要把热空气吹入炉中使原料不断加热而得名的这些原料是铁矿石、石灰石与焦炭因为碳比铁的性质活泼，所以它能从铁矿石中把氧夺走，而把金属铁留下高炉炉壳现代化高炉广泛使用焊接的钢板炉壳，只有极少数最小的土高炉才用钢箍加固的砖壳炉壳的作用是固定冷却设备，保证高炉砌体牢固，密封炉体，有的还承受炉顶载荷炉壳除承受巨大的重力外，还要承受热应力和内部的煤气压力，有时要抵抗崩料、坐料甚至可能发生的煤气爆炸的突然冲击，因此要有足够的强度炉壳外形尺寸应与高炉内型、炉体各部厚度、冷却设备结构形式相适应炉喉高炉本体的最上部分，呈圆筒形炉喉既是炉料的加入口，也是煤气的导出口它对炉料和煤气的上部分布起控制和调节作用炉喉直径应和炉缸直径、炉腰直径与大钟直径比例适当炉喉高度要允许装一批以上的料，以能起到控制炉料和煤气流分布为限炉身高炉铁矿石间接还原的主要区域，呈圆锥台简称圆台形，由上向下逐渐扩大，用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料拱，并减小炉料下降阻力炉身角的大小对炉料下降和煤气流分布有很大影响图
2.7高炉结构炉腰高炉直径最大的部位它使炉身和炉腹得以合理过渡由于在炉腰部位有炉渣形成，并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化，为减小煤气流的阻力，在渣量大时可适当扩大炉腰直径，但仍要使它和其他部位尺寸保持合适的比例关系，比值以取上限为宜炉腰高度对高炉冶炼过程影响不很显著，一般只在很小范围内变动炉腹高炉熔化和造渣的主要区段，呈倒锥台形为适应炉料熔化后体积收缩的特点，其直径自上而下逐渐缩小，形成一定的炉腹角炉腹的存在，使燃烧带处于合适位置，有利于气流均匀分布炉腹高度随高炉容积大小而定，但不能过高或过低，一般为
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03.6mo炉腹角一般为7982；过大，不利〜〜于煤气流分布；过小，则不利于炉料顺行炉缸高炉燃料燃烧、渣铁反应和贮存与排放区域，呈圆筒形出铁口、渣口和风口都设在炉缸部位，因此它也是承受高温煤气与渣铁物理和化学侵蚀最剧烈的部位，对高炉煤气的初始分布、热制度、生铁质量和品种都有极重要的影响炉底高炉炉底砌体不仅要承受炉料、渣液与铁水的静压力，而且受到14004600°的高温、机械和化学侵蚀、其侵蚀程度决定着高炉的一代寿命只〜有砌体表面温度降低到它所接触的渣铁凝固温度，并且表面生成渣皮（或铁壳），才能阻止其进一步受到侵蚀，所以必需对炉底进行冷却通常采用风冷或水冷目前，我国大中型高炉大都采用全碳砖炉底或碳砖和高铝砖综合炉底，大大改善了炉底的散热能力炉基它的作用是将所集中承担的重量按照地层承载能力均匀地传给地层，因而其形状都是向下扩大的高炉和炉基的总重量常为高炉容积的1018倍〜（吨）炉基不许有不均匀的下沉，一般炉基的倾斜值不大于
0.1%
0.5%〜高炉炉基应有足够的强度和耐热能力，使其在各种应力作用下不致产生裂缝炉基常做成圆形或多边形，以减少热应力的不均匀分布炉衬高炉炉衬组成高炉的工作空间，并起到减少高炉热损失、保护炉壳和其它金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用炉衬是用能够抵抗高温作用的耐火材料砌筑而成的炉衬的损坏受多种因素的影响，各部位工作条件不同，受损坏的机理也不同，因此必须根据部位、冷却和高炉操作等因素，选用不同的耐火材料炉喉护板炉喉在炉料频繁撞击和高温的煤气流冲刷下，工作条件十分恶劣，维护其圆筒形状不被破坏是高炉上部调节的先决条件为此，在炉喉设置保护板（钢砖）小高炉的炉喉保护板可以用铸铁做成开口的匣子形状；大高炉的炉喉护板则用100150mm厚的铸钢做成炉喉护板〜主要有块状、条状和变径几种形式变径炉喉护板还起着调节炉料和煤气流分布的作用高炉解体为了在操作技术上能正确处理高炉冶炼中经常出现的复杂现象就要切实了解炉内状况在尽量保持高炉的原有生产状态下停炉、注水冷却或充氮冷却后，对从炉喉的炉料开始一直到炉底的积铁所进行的细致的解体调查，称为高炉解体调查它虽不能完全了解高炉生产的动态情况，但对了解高炉过程、强化高炉冶炼很有参考价值高炉冷却装置高炉炉衬内部温度高达1400C,一般耐火砖都要软化和变形高炉冷却装置是为延长砖衬寿命而设置的，用以使炉衬内的热量传递出动，并在高炉下部使炉渣在炉衬上冷凝成一层保护性渣皮，按结构不同，高炉冷却设备大致可分为外部喷水冷却、风口渣口冷却、冷却壁和冷却水箱以与风冷（水冷）炉底等装置高炉灰:也叫炉尘，系高炉煤气带出的炉料粉末其数量除了与高炉冶炼强度、炉顶压力有关外，还与炉料的性质有很大关系炉料粉末多，带出的炉尘量就大目前，每炼一吨铁约有10100kg的高炉灰高炉灰通常含铁40%左〜右，并含有较多的碳和碱性氧化物；其主要成分是焦末和矿粉烧结料中加入部分高炉灰，可节约熔剂和降低燃料消耗高炉除尘器:用来收集高炉煤气中所含灰尘的设备高炉用除尘器有重力除尘器、离心除尘器、旋风除尘器、洗涤塔、文氏管、洗气机、电除尘器、布袋除尘器等粗粒灰尘（＞6090um）,可用重力除尘器、〜离心除尘器与旋风除尘器等除尘；细粒灰尘则需用洗气机、电除尘器等除尘设备高炉鼓风机:高炉最重要的动力设备它不但直接提供高炉冶炼所需的氧气，而且提供克服高炉料柱阻力所需的气体动力现代大、中型高炉所用的鼓风机，大多用汽轮机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机近年来使用大容量同步电动鼓风机这种鼓风机耗电虽多，但启动方便，易于维修，投资较少高炉冶炼要求鼓风机能供给一定量的空气，以保证燃烧一定的碳；其所需风量的大小不仅与炉容成正比，而且与高炉强化程度有关、一般按单位炉容
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12.5m3/min的风量配备但实际上不少的高炉考虑到生产的发展，配备的风〜机能力都大于这一比例从高炉里放出来的铁水可以直接用来炼钢或铸成铁锭或铸件炉渣可以作为水泥、渣砖等的原料从高炉顶放出的一氧化碳、二氧化碳和氮气混合气体叫高炉煤气高炉煤气里含有大量灰尘和有害气体，必须经过净化处理，以防止污染环境图
2.8高炉出铁现场
（2）高炉冶炼原理与过程高炉冶炼目的将矿石中的铁元素提取出来，生产出来的主要产品为铁水副产品有水渣、矿渣棉和高炉煤气等高炉冶炼原理:高炉生产是连续进行的一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年生产时，从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（10001300摄氏度），〜喷入油、煤或天然气等燃料装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳与碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出铁矿石中的脉石、焦炭与喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电图
2.9高炉冶炼工艺流程简图高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出炉前操作a、利用开口机、泥炮、堵渣机等专用设备和各种工具，按规定的时间分别打开渣、铁口，放出渣、铁，并经渣铁沟分别流人渣、铁罐内，渣铁出完后封堵渣、铁口，以保证高炉生产的连续进行b.完成渣、铁口和各种炉前专用设备的维护工作c、制作和修补撇渣器、出铁主沟与渣、铁沟d、更换风、渣口等冷却设备与清理渣铁运输线等一系列与出渣出铁相关的工作
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2.2炼钢生产工艺1转炉炼钢主要工艺设备转炉:炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼铳的冶金炉转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、银冶炼转炉按炉衬的耐火材料性质分为碱性（用镁砂或白云石为内衬）和酸性（用硅质材料为内衬）转炉；按气体吹入炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹转炉；按吹炼采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉转炉炼钢主要是以液态生铁为原料的炼钢方法其主要特点是靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分（如碳、镐、硅、磷等）与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度炉料主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度，可加入废钢与少量的冷生铁块和矿石等在转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体，即转炉煤气转炉煤气的发生量在一个冶炼过程中并不均衡，且成分也有变化，通常将转炉多次冶炼过程回收的煤气经降温、除尘，输入储气柜，混匀后再输送给用户炼钢转炉:早期的贝塞麦转炉炼钢法和托马斯转炉炼钢法都用空气通过底部风嘴鼓入钢水进行吹炼侧吹转炉容量一般较小，从炉墙侧面吹入空气炼钢转炉按不同需要用酸性或碱性耐火材料作炉衬直立式圆筒形的炉体，通过托圈、耳轴架置于支座轴承上，操作时用机械倾动装置使炉体围绕横轴转动（见图顶吹转炉示意图）图
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00.528时形成超音速射流转炉倾炉系统倾炉系统:变频调速变频器+电机+减速机+大齿轮倾炉机构倾炉机构由轨道、倾炉油缸、摇架平台、水平支撑机构和支座等组成2铁水预处理铁水在进入炼钢炉进行冶炼前，为除去某种有害成分或回收某种有益成分的处理过程最常用的铁水预处理工艺为铁水炉外脱硫近年有利用预处理工艺进行铁水炉外脱磷和炉外脱硅的方法,以简化炼钢工艺过程，提高钢的质量铁水中含有铀、银等有用金属元素，可运用选择性氧化的原理进行预处理，把帆、锯等金属成分氧化进入渣中予以富集，再把这些渣作为原料提炼出有用金属中国有丰富的多金属共生矿资源，为提取铁矿中的共生金属发展了适用的工艺技术内蒙古产的含铝和稀土金属铁矿，除先在选矿过程中提取稀土精矿并炼成稀土合金、氯化稀土等副产品外，含铝铁水预处理后得到银渣，再冶炼成锯铁攀枝花等地的帆钛磁铁矿,在选取钛精矿并进一步加工成钛合金或钛白外，在高炉中成功地以高氧化钛渣冶炼成含帆铁水，然后用雾化法或转炉法从铁水中提取帆渣，再把帆渣冶炼成帆铁这样不但有效地提取多种共生金属，而且还发展了具有中国特色的低合金钢的特殊系列
（3）转炉炼钢工艺流程转炉冶炼目的将生铁里的碳与其它杂质（如硅、锦）等氧化，产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢转炉冶炼原理这种炼钢法使用的氧化剂是氧气把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、镒等氧化在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度因此转炉炼钢不需要另外使用燃料转炉炼钢是在转炉里进行转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锌氧化（FeO,SiO2,MnO,）生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍与整个炉内几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锦时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧整个过程只需15分钟左右如果氧气是从炉底吹入，那就是底吹转炉；氧气从顶部吹入，就是顶吹转炉随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉（也有侧吹转炉）这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量转炉炼钢的基本冶炼过程顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成a.上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理；b.倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体（至垂直位置）；c.降枪开吹，同时加入第一批渣料（起初炉内噪声较大，从炉口冒出赤色烟雾，随后喷出暗红的火焰；35min后硅锦氧接近结束，碳氧反应逐渐激烈，炉口〜的火焰变大，亮度随之提高；同时渣料熔化，噪声减弱）；d.35min后加入〜第二批渣料继续吹炼（随吹炼进行钢中碳逐渐降低，约12min后火焰微弱，停吹）；e:倒炉，测温、取样，并确定补吹时间或出钢；f出钢，同时（将计算好的合金加入钢包中）进行脱氧合金化上炉钢出完钢后，倒净炉渣，堵出钢口，兑铁水和加废钢，降枪供氧，开始吹炼在送氧开吹的同时，加入第一批渣料，加入量相当于全炉总渣量的三分之二，开吹3-5分钟后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料如果炉内化渣不好，则许加入第三批萤石渣料图
2.11电炉、转炉系统炼钢生产工艺流程4连铸生产主要工艺设备⑵钢包回转台设在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包过跨和支承钢包进行浇铸的设备由底座、回转臂、驱动装置、回转支撑、事故驱动控制系统、润滑系统和锚固件6部分组成中间包是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去结晶器在连续铸造、真空吸铸、单向结晶等铸造方法中，使铸件成形并迅速凝固结晶的特种金属铸型结晶器是连铸机的核心设备之一，直接关系到连铸坯的质量拉矫机在连铸工艺中，连铸机拉坯辐速度控制是连铸机的三大关键技术之一，拉坯速度控制水平直接影响连铸坯的产量和质量，而拉坯辐电机驱动装置的性能又在其中发挥着重要作用电磁搅拌器Electromagnetic stirring:EMS的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动5连铸工艺流程⑶⑷连铸的目的将钢水铸造成钢坯图
2.12连铸工艺生产流程将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯连铸自动化控制主要有连铸机拉坯辐速度控制、结晶器振动频率的控制、定长切割控制等控制技术
2.
2.3轧钢生产工艺1轧机与轧制方法因为性能参数相同的轧钢机，采用不同的布置形式时，轧钢车间产品产量和轧制工艺就不同，所以根据中厚板的生产特点，中厚板轧机的布置形式可分为单机架式、双机架式、半连续式与连续式中厚板轧机的形式从机架结构上来看有2辐可逆式、3辐劳特式4辐可逆式、万能式和复合式之分半连续式中厚板轧机指粗轧机组各机架主要或全部为可逆式轧制的轧机，而精轧机组为连续式轧制中厚板的半连续式轧机的粗轧机组是由立式或水平式破鳞机、可逆式粗轧机座和一台或两台普通粗轧机座组成精轧机组是由一台除鳞装置和46架4辐机架组成在这样的轧机上大都装有卷取机，可卷取〜厚度达20mm的带钢半连续式轧机的优点是兼能生产中厚板和薄板，产品规格广，对于钢板用量不大但品种要求齐全的地区尤其有发展的必要轧制中厚板常用的轧制方法包括:a.全纵轧法，指板坯的长度方向与轧制方向一致的轧制方法；b.全横轧法，指板坯的长度方向与轧制方向相互垂直的轧制方法；c.横轧一纵轧法，指坯料转过90°,使坯料的长度方向与轧制方向垂直轧制若干道，然后再转90°,使原坯料的长度方向再与轧制方向一致进行轧制；d.角轧一纵轧法，指将坯料在被轧辐咬入时，坯料的长度轴线与轧短轴线成一角度，而下一道次再轧制时则沿另一对角轧制，并使钢板轧成矩形，轧制若干道次后，再采用纵轧法中厚板的轧制过程中的几个阶段a.除鳞坯料在加热炉中加热要形成氧化铁皮，为保证钢板的表面质量，在轧制之前要将氧化铁皮除掉，否则氧化铁皮压入钢板表面，会形成麻点或凹坑中厚板轧机目前广泛采用的除鳞方法是高压水除鳞b.整形轧制除鳞后的坯料进入粗轧机，沿其纵向进行14道次的整形轧制，〜其目的是消除坯料表面清理产生的凹坑以与剪切造成的头部压扁，使之规整与后部轧制时形状正确c.展宽轧制展宽轧制是将整形后的坯料转90°,使其纵向轴线与轧辐轴线平行轧制由于坯料的宽度和成品的宽度相差较大，而且在轧制中厚板时一般展宽量很小，为了使一个宽度的坯料可以生产多种宽度的钢板，通常都采用展宽轧制，其目的是得到所要求的板宽d.伸长轧制当经过展宽轧制后，将板坯再转90°回到原来的位置，即坯料纵向轴线与轧辐轴线垂直，再进行轧制其主要目的是使板坯延伸，同时控制板形性能和尺寸精度，以便最终得到尺寸精度高、板形好、性能好的中厚板材
（2）热轧与冷轧热轧是相对于冷轧而言的，冷轧是在再结晶温度以下进行的轧制，而热轧就是在再结晶温度以上进行的轧制优点:可以破坏钢锭的铸造组织，细化钢材的晶粒，并消除显微组织的缺陷，从而使钢材组织密实，力学性能得到改善这种改善主要体现在沿轧制方向上，从而使钢材在一定程度上不再是各向同性体；浇注时形成的气泡、裂纹和疏松，也可在高温和压力作用下被焊合缺点
1.经过热轧之后，钢材内部的非金属夹杂物（主要是硫化物和氧化物，还有硅酸盐）被压成薄片，出现分层（夹层）现象分层使钢材沿厚度方向受拉的性能大大恶化，并且有可能在焊缝收缩时出现层间撕裂焊缝收缩诱发的局部应变时常达到屈服点应变的数倍，比荷载引起的应变大得多；
2.不均匀冷却造成的残余应力残余应力是在没有外力作用下内部自相平衡的应力，各种截面的热轧型钢都有这类残余应力，一般型钢截面尺寸越大，残余应力也越大残余应力虽然是自相平衡的，但对钢构件在外力作用下的性能还是有一定影响如对变形、稳定性、抗疲劳等方面都可能产生不利的作用
3.热轧的钢材产品，对于厚度和边宽这方面不好控制我们熟知热胀冷缩，由于开始的时候热轧出来即使是长度、厚度都达标，最后冷却后还是会出现一定的负差，这种负差边宽越宽,厚度越厚表现的越明显所以对于大号的钢材，对于钢材的边宽、厚度、长度，角度，以与边线都没法要求太精确冷连轧是用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮其成品为轧硬卷,由于连续冷变形的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化，只能用于简单变形的零件轧硬卷可作为热镀锌厂的原料，因为热镀锌机组均设置有退火线一般冷连轧板、卷均应经过连续退火CAPL机组或罩式炉退火消除冷轧硬化与轧年应力，达到相应标准规定的力学性能指标冷轧钢板的表面质量、外观、尺寸精度均优于热轧板，且其产品厚度可薄至
0.18MM左右以轧钢卷为基板进行产品的深加工，成为高附加值产品如电镀锌、热镀锌、而指纹电镀锌、彩涂钢板卷与减振复合钢板、PVC复膜钢等，使这些产品具有美观、高抗腐蚀等优良品质冷轧钢卷经退火后必须进行精整，包括切头、尾、切边、矫平、平整、重卷或纵剪切板等冷轧产品广泛应用于汽车制造、家电产品，仪表开关、建筑、办公家具等行业3中厚板厂主要生产工艺流程原料一加热一高压水除鳞一机架辐除鳞一四辐粗轧机一四辐精轧机一矫直一2#冷床、3#冷床冷却一翻板一上下表检查一激光对线、划线一1#横剪切头、切尾、定尺、取样一双边滚切剪一2#横剪切尾一成品检查一喷号一打字一垛板入库3生产工艺流程中电气设备和控制系统介绍
3.1烧结生产
3.
1.1济钢烧结生产人工智能现状济钢应用芬兰罗德洛基公司的烧结控制模型，共包括11个控制模型，其中一级模型L1级6个，分别为混合料总量控制模型、返矿比例控制模型、燃料比率控制模型、混合料水分控制模型、点火控制模型、混合料给料控制模型这6个模型结合罗德洛基公司资料和在一烧的应用基础，编程工作由济钢自行完成二级模型L2级共5个，分别为原料加工模型、基本配料判断模型、动态配料判断模型、燃烧上升点BRP偏差控制模型、燃烧上升点BRP位置控制模型2007年5月，基本全部投用以来，应用效果显著烧结过程控制模型构架烧结过程控制模型由6个一级控制模型、5个二级控制模型
①一级控制模型包括混合料总量控制模型、返矿比率控制模型、燃料比率控制模型、水分控制模型、布料控制模型、点火控模型、铁料设定值、熔剂设定值图
3.1总量控制模型画面图
3.2返矿模型控制画面图
3.3水分模型控制画面
3.
1.2济钢烧结网络构成图
3.4系统图三级网络构成225连铸工艺流程
2.
253.
273.
293.
1.4济钢320/烧结机智能控制系统••30以太网（ETHERNET）:光纤为介质，连接模块1756—ENBT图
3.5以太网b.控制网（CONTROLNET）:同轴电缆为介质，连接模块1756—C NB T图
3.6控制网c.设备网（DEVICENET）总线电缆为介质，连接模块1756—D NB图
3.7设备网
1.
1.3济钢第二烧结厂烧结区域配电系统高压配电室主抽风高压配电室A、电源进线I段5217H段5360B、用途主抽系统（1#2#主抽风机高压柜等），1#2#机头变压器（机头除尘和熔燃区域部分）主控楼高压配电室A、电源进线I段5145H段
52348.用途简单的说除上述系统以外，所有用电设备具体的说9台变压器（烧结、成品、配料、公辅、机尾）、高压电机（7带冷鼓风机、一混、二混、机尾、配料、成品除尘风机）各变压器给各相近区域供电注意水泵房电源来自机尾变压器；返矿配电室电源来自成品变压器变压器（共11台）SCB9-2000KVA/10KV/
0.4KV型号说明S-三相D-单相绕组外绝缘介质C-成型固体浇注式CR-成型固体包封式变压器油不表示冷却装置种类F-风冷自然冷却不表示调压方式Z-有载调压无励磁调压不表示绕组导线材质铜不表示B-铜箔L-铝LB-铝箔性能水平代号（
7、
8、
9、10）额定容量（KVA）高压绕组电压等级（KV）
3.
1.4济钢320in烧结机智能控制系统15]济钢第二烧结厂320m2烧结机工艺流程:配料f一次混合一二次混合一布料点火一烧结一破碎冷却整粒SPSS系统由从配料到烧结全过程的11个工艺模型组成该模型是根据烧结生产工艺的热力学与化学原理和在模型经验的基础上建立的它分为基础级模型和二级模型两种前者为设定点计算模型，由6个模型组成,主要进行大量工艺数据的实时处理;后者为控制模型，主要对烧结过程的各工艺点进行计算和控制图
3.8济钢烧结车间现场基础级模型混合料量控制模型，混合料水分控制模型，燃料比控制模型，返矿比控制模型，混合料给料控制模型，点火控制模型二级模型原料处理模型，基本配料判断模型，动态配料模型，烧透点偏差控制模型，烧透点位置控制模型应用效果本系统用于济钢烧结生产过程控制,应用前后的对比情况见表1和表2表中基准期为系O统应用前4个月，试验期为系统应用后3个月，各项数据都进行了影响因素的优化处理由表
3.1和表
3.2可知,在生产条件基本相同情况下,烧结过程控制系统应用于生产后，在操作参数和指标方面有明显改善:筛分指数降低了0•84%,转鼓指数提高了
1.42%,利用系数提高了
0.08t/m2•h,日产量提高了
3.96%;同时,还提高了成品率,降低了燃料消耗和电耗另外,烟道温度有所升高,负压下降,混合料水分降低了0・16%,垂直烧结速度提高了
0.86mm/mino实践证明,控制系统既改善了烧结矿物理性能和冶金性能又优化了烧结过程;同时,在稳定烧结矿质量和各项操作指标的基础上,最大限度地提高了烧结生产率,并创出明显的经济效益应用控制系统使成品率提高，同等条件下日产合格烧结矿增加336t,仅此一项每吨烧结矿成本即降低了1・80元再考虑其引起的降低燃料消耗和电耗的因素,则实际烧结矿成本降低2・42元以年产烧结矿360万t计算,每年可节约烧结矿成本
871.2万元表
3.1不同时期各指标Table1Sinter indexesin differentperiods时期生产率筛分指数/%转鼓指数/%固体燃耗Lb电耗“kw・h*r利用系数hf基准期
84908.
7477.
6645.
3632.
651.892试验期
88267.
9079.
0844.
8032.
331.967比较+336-
0.84+
1.42-
0.56-
0.42+
0.075Table2Technical parametersin differentperiods时期点火温度/烟道温度/烟道负压混合料水分/%垂直烧结速度C C/kPa/mm•min-基准期
93987.
6013.
276.
9325.03试验期
100291.
5813.
136.
7725.89一比较+9+
3.98-
0.
140.16+
0.86表
3.2不同时期的操作工艺参数
3.2炼焦生产
3.
2.1SIEMENS SIMATIC产品在焦炉自动配煤控制系统中的应用⑹在焦化厂配煤炼焦生产工艺过程中，需要将各种不同的精煤如:肥煤、气煤、瘦煤、焦煤、贫煤等以适当比例配合成混合煤称之为自动配煤,它是整个焦化生产的一个重要环节，对生产高质量的焦炭、合理利用煤炭资源与生产成本控制具有重大意义它可确保钢厂生产所需优质铁水对焦炭低硫高强度的要求，实现大型、高效、环保、节能的清洁生产目标每个储煤槽中的单种煤通过圆盘给料机均匀地落到定量给料机皮带上，称量和速度信号分别进人到控制系统，经过乘积运算处理计算出实际给料量，将实际给料量与设定的给料量不断进行比较输出两路PID控制信号，分别对圆盘给料机和定量给料皮带机进行双变频调速控制，使之精确地以恒定的期望给料速率出料，保持每台CFW给料流量的恒定，以确保所设定总配比的要求自动配煤装置实现24套圆盘给料机、定量给料机的顺序起停、报警以与模拟量的输人、输出，实现系统全自动、半自动与手动的控制，完成不同原煤料混匀给料、煤比计算与配煤流量控制并实现配料系统与带式输送机的起停连锁圆盘与定量给料皮带机原理如图
3.9所不图
3.9圆盘与定且给料皮带机原理图控制系统构成系统总貌整个自动配煤装置为生产现场无人化管理，所有的操作和监视均在中央控制室中进行，系统采用分布式计算机监控管理方式，主要由两套西门子S7—300PLC.两套WINCC V
6.0监控软件与工控机、48套SIMOVERT MASTERDRIVES6SE70工程型变频器、台CFC一20024回路调节控制器、3套0SM等控制单元构成一个基于loom光纤工业以太环网的SCADA系统其中各关键装置如:PLC.变频器、调节控制器、分布式I/O之间数据传输采用Profibus-DP协议通讯方式，以确保高实时性和高动态响应要求，Profibus是能够以标准方式应用于所有领域并贯穿整个过程链的现场总线这种系统架构充分利用发挥了西门子SIMATIC自动化产品的资源，具有高可靠性，强抗干扰能力和灵活的可扩充性，可独立完成对设备的数据采集，精度控制，监控连锁上位机WINCC V
6.0组态软件作为HMI,通过操作画面对实时数据进行监控，报警，实现生产工艺过程参数的实时曲线、历史趋势显示、报警记录、配方管理、产量统计、各类数据归档和安全连锁保护，同时通过VBA编程实现Excel报表输出、打印与预览等功能系统需要监测重量、速度、位置、缺料、堵料、皮带打滑、电机启停、电流、转距和转速等一千多个模拟量I/O和数字量I/O控制点，具有48个PID闭环控制回路和2套远程监控系统操作站整套系统通过光纤交换机进人Ethernet与焦业公司的其它焦化工艺段与厂级管理网进行衔接，达到管控一体化水平自动配煤装置系统结构如图
3.10所示图
3.10自动配煤装置系统结构系统配置本系统24台配煤秤分为两个工艺段各为12台，每个工艺段控制单元由1个S7—315—2DP CPU主站（含1个本地扩展主站）与2个ET200M从站、12个CFC—200与6SE70变频器配带CBP2从站所组成，两个工艺段控制单元经光纤工业以太网进行互连，两台带有WinCC
6.0的工控机组成配煤系统操作员站，其中一台兼有工程师站功能
（1）硬件配置组成（2套控制柜）控制系统主要采用西门子SIMATI C系列产品，其硬件主要配置如下:工控机:ADVANTECH IPC-610,1-4/
2.BGHz/80Gb/512Mb/CP1613网卡/19，LCD2套电源:SITOP电源24VDC/10A2个，PS30724VDC/5A电源模块6套.UPS3KVA在线式2套PLC:CPU315-2DP2套SM321DI模板18块.5M322D0模板8块，SM331AI模板4块CP343一1以太网模板2块.CP342-5DP模板2块ET200M IM1531分布式接口模板4块图
3.11济钢炼焦控制室现场
（2）驱动配置组成（8套变频柜）变频器采用西门子SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制系列产品，其产品配置如下SIEMENS6SE70234E C6115kW24台（控制圆盘驱动）SIEMENS6SE70210EA614kW24台（控制皮带驱动）Prof ibus-DP通讯板:CBP248块变频操作面板:OPTS2块SITOP电源:380V AC/24VDC/10A8个驱动装置:SEW—EURODRIVE轴装式电机/减速机一体化装置48套
3.
2.2济钢焦炉配煤计算机控制系统的改造与应用⑺济南钢铁集团总公司焦化厂是一个具有焦炭生产、苯化工、煤化工与化肥、发电、采暖、煤气等7类共30多个产品品种的多行业的大型化工企业,是山东省最大的化产品工业基地和煤气、焦炭生产基地该厂的备煤车间担负着5座焦炉、年产150万t焦炭的原料煤供应任务其上料系统备煤配煤盘在上煤时一直采用原始的手工跑盘方式进行流量标定的方法该方法配料偏差很大,极大地影响了配煤效果,导致焦炭质量不稳定因此,为了提高配料水平，促进焦炭质量上台阶,决定对目前这种落后的配料方式进行改造,提高物料配比的自动化水平,因此,开发研制了“焦炉配煤计算机控制系统”系统总体设计方案系统软硬件选择根据焦化厂配煤计算机控制系统的需要,合理制定系统的数据采集、传输、处理以与计算机软硬件系统等数据采集系统包括核源、电离室等数据处理包括A..转换等整个系统的中心是一台能够进行数据采集、转换、运算、处理的工控机,系统软件采用微软的视窗软件Windows
9.、VIUSA.F0XPR
06..、VIUSALBASIC
6..以与Intellutio.工业自动化FI.系统组态软件该套系统软件不仅在人机界面、安全性和交互性方面性能可靠,而且操作简单,界面友好系统目标济南钢铁集团总公司焦化厂主要从事焦炭的生产，同时还担负济南市民用煤气的供应以与生产各种化产品如甲苯、二甲苯、工业蔡、硫钱等备煤工序属于焦化工业的龙头工序，担负着焦炉原料------------------------煤炭的供应工作由于焦炭质量的要求，对煤炭的种类和配比有着非常严格的要求各种煤的下料量直接影响到焦炭与其它产品的质量,因此,配煤工作直接影响到焦化厂各项工作的进行焦化厂焦炉物料配送计算机控制系统的系统目标应该包括:总量输入、配比输入、水分输入、参数校正、电压标定、瞬时流量显示、班产量累计、日产量累计、月产量累计、年产量累计、报表打印、以与自动控制等功能
3.
2.3ControlLogix系统在济钢焦炉生产中的应用⑻焦炉是焦炭生产的心脏设备，负担着从原煤到焦炭生产的重要功能，为了追求更高水平的焦炭质量，必须要求在焦炉生产的过程中实施全过程的自动检测和自动控制，所以控制系统就是它的“灵魂”和“大脑”，因此要确保控制系统的可靠性和先进性济南钢铁集团总公司焦化厂在焦炉生产过程中，采用了世界著名的自动化设备生产企业罗克韦尔自动化公司的ControlLogix PLC控制系统，并通过DeviceNet网络连接现场I/O工作站，减少了开发、安装的工作量，增加了系统的可靠性并提高了系统的整体性能系统配置图见图
3.12图
3.12系统拓朴图系统应用在本系统中，采用的是ControlLogix5500处理器，配有DeviceNet网络接口模板，用于连接现场的I/O工作站，另外在装煤车上选用一台触摸屏Panel View来进行运行过程的提示和操作，Panel View也通过DeviceNet与PLC连接采用网络技术的DeviceNet现场总线在2002年已成为我国的国家标准，它负责从低层设备采集数据，有效地减少了电缆数量和敷设工作量，降低了成本和缩短了安装周期，减少了起动和维修时间DeviceNet还增加了设备层诊断功能，可以用于趋势分析和故障诊断触摸屏计算机用于装煤车操作面板，它运行当今流行的WINDOWS操作系统，装煤机的控制软件具有操作参数的修改、工作过程中的状态监视与故障诊断等功能
3.3炼铁生产
3.
3.1高炉软水密封循环冷却水超声监测系统图
3.13济钢高炉冷却水温度监测系统在高炉周围布满了大大小小的冷却循环水管道，以便保障高炉正常，高效地运行高炉的每条冷却循环水管道的流量是用超声波流量计监测的图
3.14济钢冷却水管道流量测量点分布在高炉周围，距机柜150-250米，机柜设置在控制室，并向主计算机实时提供流量数据，以便控制，管理，监视高炉的正常运行图
3.15冷却水控制柜
3.
3.2WinCC组态软件在高炉槽下配料系统中的应用⑼高炉槽下配料控制系统中，上位机监控软件中采用西门子的组态软件WinCC来实现设计并编程组态了如下界面首页封面、称重界面、记录界面、报警界面、实况模拟界面、高炉本体界面、系统网络组态界面等可编程逻辑控制器在现场进行数据的采集、处理和简单的控制，同时和上位机进行通讯以交换系统运行中产生的数据在上位机中，监控系统主要完成的任务现场各种矿石称重的显示、处理和设定；现场数据的记录、保存和查询；对现场重要数据的报警；生产现场的模拟运行；装料制度的设定以与高炉本体的模拟运行系统主要完成对槽下物料称重、配料和上料环节的数据采集和控制，实现对物料称重、配料和上料环节的监控，使得物料粒度满足高炉生产工艺的要求，配料精确和上料与时槽下配料系统监控界面设计和动作组态槽下上料系统主界面,称重界面,实况模拟界面,变量记录界面,高炉本体界面，报警记录界面,网络组态界面
3.
323.
323.
353.
373.
373.
383.
403.
1.设备网DeviceNet；
2.控制网冗余ControlNet；
3.工业以太网EtherNet/IP整个高炉区域通过光纤连接成一个100M TCP/IP工业以太网，2#、3#高炉各子系统与公用部分的PLC、操作站、服务器之间采用工业以太网EtherNet/IP连为一体，实现PLC、操作站、服务器数据共享、实时交换其中高炉的原燃料、槽下、无钟炉顶、炉体水冷、高炉软水密闭循环、热风炉等对于高炉连续生产相对比校重要的子系统链接成环形工业以太网，其他辅助系统如煤粉喷吹子系统，渣处理、高炉干法除尘等子系统子系统成树型拓扑结构连接在环形以太网上所有链接在网络上的服务器、操作站、PLC处理器都有相应的地址规划，并保留了一些地址用于以后的扩建如图所示图
3.16济钢2号、3号高炉光线网络配置图
3.4炼钢生产
3.
4.1交流变频器在转炉炼钢控制系统中的应用交流电动机采用变频调速技术是当代电动机调速的潮流，它以体积小、重量轻、精度高、通用性强、工艺先进、功能丰富、保护齐全、操作方便等优点，优于以往的多种调速方式，如变极调速、调压调速、滑差调速、串级调速、液力偶合器调速等，因此，变频器的发展十分迅速，在工业领域的应用日益广泛具体应用a.转炉倾动的变频调速控制系统b.氧枪升降的变频调速控制系统c.变频器在转炉一次除尘系统中的应用
3.
4.2济钢120t转炉炼钢过程计算机控制系统”3济钢120t转控制系统包括电气、仪表、计算机（EIC）基础自动化控制级和过程控制级EIC基础自动化控制级的主要任务是根据HMI的操作指令和现场检测器的信号完成各个工艺设备或工艺过程的顺序控制、逻辑控制和PID调节控制，进行工艺过程与设备状态的实时数据采集、整理,然后传送到过程控制级，完成各工艺过程与设备的故障报警、处理与显示;过程控制级主要完成工艺过程的生产数据采集、数据分析、操作数据设定、打印报表等硬件配置图
3.17转炉炼钢控制系统硬件配置图PLC控制软件人机接口共享化采用可靠性高、速度快、容量大的高档服务器，其硬盘采用MCGS在采集数据时并不支持这种通讯协议在RSLogix5000和MCGS之间要实现数据交换，采用的是OPC技术OPC技术是全开放控制系统的核心部件，是专为现场设备、自动控制系统和企业管理系统应用软件之间实现无缝集成而设计的接口规范MCGS组态软件通过OPC从RSLogix5000中读取现场的数据，同时也向RSLogix5000传递控制命令，最终用MCGS做监控画面实现了对现场的实时控制图
3.19MCGC监控画面
3.
4.3济钢120t转炉顶底复吹自动控制系统济南钢铁集团总公司120t转炉在冶炼时采用顶底复吹技术，冶炼周期短，其中吹氧时间仅为15mino在这么短的时间内，不仅要保证吹氧压力和流量的稳定，还要根据所炼钢种对含氮量要求决定吹炼各个时期内底吹气体流量大小，把握氮、氨切换的时机，需要有较高的自动化控制水平来保证济钢120t转炉采用PLC和炼钢模型相结合的控制形式，取得了满意效果图
3.20120t转炉工艺流程图
3.21顶底复吹工艺控制系统流程控制系统组成济钢120t转炉自动化控制系统总体结构采用三级网络技术构建，其网络结构见图3o系统由光缆、Hirschmann工业交换机构成100M Ethernet冗余环网图
3.22120t转炉自动化控制系统网络结构示意图
3.5轧钢生产
3.
5.1济钢紧凑式双机架四辐可逆冷轧机介绍CCM轧机设备主要有出入口钢卷运输设备、轧机、开卷卷取设备和电气测控设备，其布置如图
3.23所示图
3.23CCM轧机区设备布置图CCM轧机的质量控制系统:AGC液压调节装置工作辐弯辐WRB工作辐CVC横移多区选择冷却装置MCS图
3.24济钢轧钢车间现场在现代板带轧制技术中，以液压AGC为主的压下控制系统是保证中厚板产品质量、进一步提高产量的新技术，在国内绝大多数中厚板轧钢厂家中都有不同效果的运用为进一步提高中板厂经济技术指标，提高产品质量，济南钢铁股份有限公司中板厂简称济钢中板厂于2003年12月成功地投用了液压AGC自动厚度控制系统改造前的操作状况:原厚度控制调整系统为纯人工控制方式，完全以经验为主该方式存在厚度控制不稳定、板形调整不灵活、设备负载无法监控、人工经验因素影响大、操作工劳动强度高等多项缺点，致使轧机能力没有得到充分发挥另外，人工设定辐缝与进行调零、轧机调整误差大，造成钢板同板差、异板差大、厚度命中率低系统控制方案济钢中板轧机压下控制系统主要包括3部分轧辐位置控制系统；板材厚度控制系统（控制同板差）；规程设定与调度系统（控制异板差，提高目标厚度命中率）因此，中板轧机压下控制系统的主要任务是控制轧辐位置，减少同板差和异板差，提高目标厚度的命中率，有效改善板形控制思路济钢中板是双机架生产，四辐轧机仅作为精轧机使用，因此在来料厚度通常不大于50mm的情况下，适合采用全液压压下方式轧钢，压下油缸将采用大行程缸，同时保留电动压下方式作为备用AGC有绝对值和相对值两种控制方式由于济钢中板厂没有配备过程计算机，目前仅采用相对值AGC方式济钢中板生产是典型的按订单生产方式，多品种、小批量，一个班经常轧制很多钢种规格规格的频繁更换使操作工不可能临时向系统输入规程，否则将影响轧制节奏因此济钢这套系统采用了电动压下+液压AGC的轧制方式，并成为在没有配备过程计算机条件下的一种主要工作方式AGC系统:AGC系统的作用是当轧辐产生弯曲和有其它扰动的情况下，保持辐缝值恒定AGC系统的核心任务是通过补偿轧机的弹跳和调整压下系统的位置来保持带载辐缝和轧件出口厚度恒定4典型对象控制系统设计结晶器液位系统的卡尔曼滤波模糊自适应PID控制［⑵连铸机结晶器钢水液位控制是连铸生产过程自动化的关键环节之一，其控制效果的好坏直接影响着铸坯质量和生产安全结晶器钢水液位控制系统是一个时变的、非线性的、多干扰的复杂系统，传统的常规PID方法虽然具有算法简单、方便、可靠性高的优点，但经常达不到满意的控制效果为解决这个问题，很多研究提出如神经网络控制、模糊控制等，但由于神经网络的学习速度慢，其应用受到限制；单纯的模糊控制有可能获得良好的动态特性，但静态特性不能令人满意本文在常规PID控制的基础上结合模糊控制理论和卡尔曼滤波理论设计出卡尔曼滤波模糊自适应PID控制，该方法通过把模糊自适应PID控制和基于卡尔曼滤波器的PID控制有机结合，使系统具有很强的鲁棒性，对扰动和测量噪声具有良好的抑制作用
4.1结晶器液位控制系统的数学描述
4.
1.1结晶器液压伺服驱动位置系统的开环传递函数为、〜K KK^a svGs=----------------4非5+2伞+可;1式中，为伺服放大器增益，为伺服阀静态流量增益，为传感器位移/电压转换系数，为液压缸活塞有效面积，为液压系统固有频率，为液压阻尼比
4.
1.2结晶器液位模型为dH Q-Q=in out力A”,2式中，H为液面高度，为结晶器截面积，为钢液流入量，为钢液流出量结晶器流出量模型为2—yAout vspeed^m3式中，为拉速
3.
1.4钢液流出量模型为Qin=AC,.y[2ghz4式中，A为水口面积，为注入系数，h为钢液从中间包水口到结晶器液面的高度差，g为重力加速度
4.2卡尔曼滤波模糊自适应PID控制器设计结晶器钢水液位系统采用液压伺服机构作为执行机构，当结晶器钢水液位发生变化时，通过该执行机构来调整塞棒水口开度，从而使结晶器钢水液位稳定在设定值在浇铸过程中，塞棒受到钢水冲刷和腐蚀，塞棒头部变形，导致塞棒位置与钢水流量的特性关系发生变化由于钢水液位控制系统是一个时变的、非线性的、多干扰的复杂系统，常规PID控制不能够实时地调整参数，很难将控制系统品质指标保持在最佳范围内本文通过卡尔曼滤波模糊自适应PID控制方法对控制过程中不确定的条件、参数、延迟和干扰等因素进行检测分析，采用模糊推理方法和卡尔曼滤波实现PID参数的在线自整定和滤波，不仅保持了传统PID控制系统原理简单、使用方便等优点，而且具有了更大的抗干扰性、较强的鲁棒性和更好的控制精度卡尔曼滤波模糊自适应PID控制系统框图如图1所示由图可见,模糊控制器的输入量为结晶器液位的偏差e和偏差变化率ec,经过模糊化处理后分别得到模糊量E和EC,以此为依据进行模糊推理，输出变量为PID控制参数Kp,Ki,Kd的增量Kp,Ki,Kd,分别加上PID控制参数原来的控制值，即得到实际的PID控制参数通过卡尔曼滤波，对控制信号进行线性递推最佳误差估计，抑制控制过程中的控制干扰w和测量噪声v,提高系统的稳定性能
4.3模糊自适应PID
4.
3.1模糊控制器输入、输出模糊控制器选用二维输入和三维输出，其模糊语言变量集合均划分为“负大NL”、“负中NM”、“负小NS”、“零Z0”、“正小PS”、“正中PM”、“正大PL”等模糊子集在本系统中，结晶器液位高度的可变化范围为［0,液位高度的偏差变化率为［-200,200］mm/s,经转换后的结晶器液位模糊偏差E和模糊偏差变化率EC的离散论域均设定为｛-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6｝；控制输出Kp的离散论域设定为｛-
0.6,-
0.5,-
0.4,-
0.3,-
0.2,-
0.1,0,
0.1,
0.2,
0.3,
0.4,
0.5,
0.6}；Ki的离散论域设定为{-
0.06,-
0.05,-
0.04,-
0.03,-
0.02,-
0.01,0,
0.01,
0.02,
0.03,
0.04,
0.05,
0.06；Kd的离散论域设定为｛-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,
64.
3.2o模糊控制器规则通过咨询熟练操作人员和查阅相关资料，初步建立了结晶器钢水液位模糊控制器的控制规则，控制规则可以写成下列条件语句的形式If E=Am andEC=Bn,Then Kp=Cmn,Ki=Dmn,Kd=Fmn,；in=1,2,…,M n=1,2,…,No其中Am,Bn,Cmn,Dmn,Fmn分别是定义在偏差、偏差变化率和PID参数的增量Kp,Ki,Kd论域上的模糊集在模拟控制仿真的基础上，调整、确定了根据液位偏差e和偏差变化率ec值的不同PID的参数整定原则，并整理成模糊控制表如表
1、表2和表3所示模糊变量隶属函数采用三角形函数形式和S形函数形式相结合来描述表
4.1的模糊规则Kp表
4.2的模糊规则KiECE--------------------------------------------------NB NB NB NM NM NS ZO ZONMNBNBNM NSNS ZO ZONS NBNM NSNS ZO PS PSZONMNM NS ZO PS PM PMPS NMNSZOPS PSPM PBPMZOZOPS PSPM PBPBPB ZOZOPSPMPM PB PBNBNMNSZOPSPMPB表
4.3的模糊规则Kd
43.3解模糊策略模糊就是求出每一个模糊量输出的精确值为了获得准确的控制输出量，就要求模糊方法能够很好地表达输出隶属度函数的计算结果本模糊控制器采用工业控制中广泛使用的加权平均法该方法针对论域中的每个元素i=1,2,…,n,以它作为待判决输出模糊集合的隶属度的加权系数，即取乘积，再计算该乘积和对于隶属度和的平均值，求解公式为与二^---------工心i=\5平均值/就是应用加权平均法求出的模糊量输出的精确值
4.4卡尔曼滤波现代随机最优控制和随机信号处理技术中，信号和噪声往往是多维非平稳随机过程，由于其时变性，功率谱不固定卡尔曼滤波器采用时域上的递推算法在数字计算机上进行数据滤波，能够较好的解决噪声干扰通过计算机实现采样控制，控制系统的连续状态方程转换为离散状态方程图1所示控制系统的离散状态方程为TA=MA-1+6〃4+犷46一
3.
4.2济钢120t转炉炼钢过程计算机控制系统
404.3济钢120t转炉顶底复吹自动控制系统…
3.
433.
5.1济钢紧凑式双机架四根可逆冷轧机介绍…
434.
4.1卡尔曼滤波模糊自适应PID控制系统框图信号wk、vk为均值为零的白噪声信号5仿真结果与分析
4.结晶器液位控制模型是一个十分复杂的被控对象，实际应用时只考虑主要因素的影响，有些次要因素可以忽略，以某钢厂板坯连铸机结晶器为例，通过简化，结晶器液位控制模型的传递函数为30Gs=2*
0.s—鼻5+195228不同情况下，分别对常规PID控制和卡尔曼滤波模糊自适应PID控制方法的单位阶跃信号的仿真曲线进行比较图
4.2和图
4.3是在没有系统干扰与测量噪声的理想情况下，常规PID和模糊自适应PID控制方法的仿真结果图
4.4和图
4.5是在有系统干扰与测量噪声情况下,模糊自适应PID控制和卡尔曼滤波模糊自适应PID控制方法的仿真结果图
4.2理想情况下两种控制方法的响应曲线比较由图
4.2可以看出，在没有系统干扰与测量噪声的理想情况下，模糊自适应PID控制具有更快的响应速度和更好的跟踪性能，基本实现了系统的无差控制而常规PID控制存在响应速度慢、滞后时间和调节时间长、超调量大等缺点由图3可以看出，在没有系统干扰与测量噪声的理想情况下，当被控对象由于塞棒磨损或结瘤发生时变时，模糊自适应PID控制具有很好的参数自调整能力和自适应能力，使结晶器液位迅速达到稳定状态；而常规PID控制下的结晶器液位则不能很快适应被控对象的变化而使调节时间延长、超调量增加图
4.3理想情况下模型参数变化后2种控制方法的响应曲线比较图
4.4噪声情况下模糊自适应PID控制方法的响应曲线图
4.5噪声情况下卡尔曼滤波模糊自适应PID控制方法的响应曲线由图
4.4和图
4.5可以看出，在有系统干扰或测量噪声情况下，不带卡尔曼滤波器的模糊自适应PID控制不能去除系统干扰与测量噪声，而卡尔曼滤波模糊自适应PID控制能有效抑制系统干扰与测量噪声
4.6结束语基于连铸机结晶器液位控制的特点，提出了一种卡尔曼滤波模糊自适应PID控制方法此方法结合了常规PID.模糊和卡尔曼滤波3种控制方法，具有适应性强、鲁棒性好的优点从仿真曲线可以看出，采用卡尔曼滤波模糊自适应PID控制几乎无超调，控制响应快，调节时间小，在抗干扰能力和对象参数变化时的适应性优于常规PID控制和模糊自适应PID控制,具有更好的动态特性和稳定性能，有效地减小了结晶器液位的波动，对于解决复杂的连铸结晶器液位控制问题具有较高的实用价值参考文献
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2009.5指导教师意见指导教师签字我们实习的单位是济南钢铁集团，实习过程中我们参观了济钢炼焦工艺与其自动控制系统、烧结生产工艺与其智能控制系统、炼铁工艺与在线监控系统、炼钢工艺与在线监控系统、中厚板材轧制工艺与AGC控制系统在为期一周的参观学习中，我们了解了钢铁生产的主要工艺流程、接触到了实际的控制系统以与生产过程中的实际问题，这对于提高我们的专业素质、提升实际工作能力都颇有益处1济南钢铁集团介绍济钢始建于1958年职工
3.8万人资产总额500亿元产品以中板、中厚板、热轧薄板、冷轧薄板为主，是全国最大的中厚板出口基地2008年，生产钢1121万吨、钢材1085万吨；出口钢铁产品116万吨，创汇
11.3亿美元，进出口贸易总额
24.6亿美元获得了“国家环境友好企业”、“全国绿化模范单位”、“中国钢铁工业清洁生产环境友好企业”荣誉称号济钢股份公司获得了中国蓝筹公司百强、蓝筹钢铁企业十强、中国上市公司金牛奖百强称号济钢认真落实科学发展观，坚持走新型工业化道路，以结构调整为主线，积极推进工艺装备的大型化、紧凑化、现代化，形成了中板、中厚板、热轧薄板、冷轧薄板、镀锌板、彩涂板等现代化生产线，为顾客和社会创造价值的能力明显提升以信息化加快企业现代化的进程，建设了ERP、MES、SPC.0A.能源管控中心等管理信息系统坚持以市场为导向，不断优化产品结构，开发满足顾客个性化需求的新产品，高技术含量、高附加值的品种板比例超过了90%,锅炉容器钢板、高强度建筑结构用中厚钢板被评为中国名牌产品，造船用钢板、碳结中板、钢筋混凝土用热轧带肋钢筋、锅炉容器钢板和球墨铸铁管等主导产品获得冶金产品“金杯奖”，差异化竞争优势明显增强大力发展循环经济，积极推进节能减排，探索形成了以“以价值创新为核心，以观念创新为先导、技术创新为支撑、管理创新为保证，实施资源化治理、分布式治理、系统化治理，实现资源高效利用、能源高效转化、代谢物高效再生，追求企业效益、环境效益、社会效益和谐统一，建设资源节约型、环境友好型企业”的钢铁企业发展循环经济模式，努力构建与城市和谐共生、友好共赢的“都市型钢厂”充分开发利用工艺中的余热余能，先后建成了干法熄焦发电、燃气一蒸汽联合循环发电、高炉TRT发电、炼钢蒸汽余热发电、烧结机余热发电等项目，初步形成了分布式发电的格局积极承担社会责任，向社会延伸循环经济链条，对济南裕兴化工厂锚渣进行无害化处理，对电解铝厂赤泥进行资源化开发，解决长期困扰社会的环保难题济钢被确定为全国第一批循环经济试点单位和国家“十一五”规划重点建设的循环经济示范企业坚持管理与国际接轨，引入卓越绩效管理模式，2003年荣获全国质量管理奖先后通过了质量、计量、安全、环境管理和营销服务体系国际认证建成了国家级技术中心、国家级实验室和博士后科研工作站，技术中心获得国家认定企业技术中心成就奖造船板获得中、英、法、日、德、美、挪、韩、意、荷10个国家船级社认证产品出口到50多个国家和地区高度重视企业文化建设，经过长期经营实践，以“三个代表”重要思想和科学发展观为指导，培育形成了以“可尊，可信，共创，共赢”为核心价值观、突出“人和，物和，利和，心和”和谐主题的企业文化深入实施顾客满意工程、供应商满意工程、凝聚力工程，探索建设“都市型钢厂”，不断拓宽与所有相关方共创共赢的平台全公司上下同欲、政通人和，风正、气顺、心齐、劲足，为济钢又好又快发展提供了强大合力面对新形势新任务，济钢将全力推进精准、高效、和谐发展战略，努力建设决策更加科学，管理更加精准，运营更加高效，资源利用更加充分,内外关系更加和谐，职工生活更加富足，发展后劲更加强大，中国一流、世界知名的现代化钢铁企业2钢铁生产工艺流程介绍图
2.1钢铁生产主要工艺流程
2.1铁前主要生产工艺
2.
1.1烧结生产工艺结成固体的现象现在,外有了取消烧结工序的成功先例但是结合“烧结”就是指粉状物料加热到熔点以下而粘内铁矿资源以与多少年的烧结技术发展和经验，取消烧结工艺在国内外任何一个钢铁厂都是不可能的而单纯对于烧结工艺来说,还有许多的尖端技术需要进一步开发；相应的，如何在有限的条件下合理利用资源，进行更好的控制，实现利益的最大化，保护环境，都还远达不到说完美的程度总之，烧结与相应工作，大有可为图
2.2烧结作业流程造块与传统钢铁生产:造块是将粉状物料聚结成块状,并实现其物理化学性能优化的过程现代冶金造块不仅为冶炼提供优质炉料，而且也逐渐成为由冶金原料与二次资源直接提取分离有价元素、制备新材料的过程，是实现高效优质低耗冶金生产与资源循环再生的重要途径止匕外，造块技术在煤炭、化工、建材、医药等领域也获得广泛应用我国的铁矿石大部分都是贫矿，贫矿直接入炉炼铁是很不合算的，因此必须将贫矿进行破碎、选出高品位的精矿后，再将精矿粉造块成为人造富矿才能入高炉冶炼所以，粉矿造块是充分合理利用贫矿的不可缺少的关键环节富矿的开采过程中要产生粉矿，为了满足高炉的粒度要求，在整个过程中也会产生粉矿，粉矿直接入炉会引起高炉不顺恶化高炉技术经济指标，因此粉矿也必须经过造块才能入炉图
2.3造块工艺流程粉矿造块方法很多，主要是烧结矿和球团矿此外，还有压制方团矿、辐压团矿、蒸养球团、碳酸化球团，其成球方式和固结方法与球团矿不同，还有小球烧结，国外称为HPs球团化烧结矿，介于球团和烧结之间；还有铁焦生产，是炼焦和粉矿造块相结合。
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