关于高炉炉体破损调查情况介绍

图1炉体状态模型的结构

Fig.1Structureoffurnaceliningconditionmodel2.2侵蚀判断

(1)炉墙结厚与侵蚀的判断

高炉过程控制模型，无论是数学模型还是知识模型，其运行的前提是必须有可供处理的信息(数据)，而这些信息多是由检测传感器提供的，为此，高炉过程控制在很大程度上受检测条件的限制。对于安钢2号高炉而言，由于检测元件的限制，炉墙的侵蚀(或结厚)状态不能直接测出、不能简单通过计算热流强度而推知，因此，本模型在计算热流强度的基础上，综合考虑其它有关操作参数，如顺行状况、下料情况、风压与风量关系等，采用神经网络专家系统的方式对炉墙侵蚀(或结厚)趋势作出预报或判断。

基于推理网络与连接网络的可转换性、可信度与权值的等价性［2］，本研究首先在高炉冶炼原理与操作实践的基础上，根据各影响参数，建立炉墙结厚与侵蚀的推理网络(图2)，然后将推理网络转换成等效的连接网络，从而构造成误差反向转播网络(BP网络)(图3)，再采用BP网的学习算法得到连接网络的权值矩阵，它等价于推理网络的可信度矩阵，这样用大量的神经元及连接权值表达了用于炉墙侵蚀推断的经验和知识。系统运行前，必须用已存的模式对神经网络进行离线学习，把各专家经验中判断炉墙侵蚀结厚的典型炉况实例存储起来，并且把相似模式的炉况特征提取出来，分布到连接权上，通过这种训练使系统学习掌握推理判断知识。运行时通过输入信息与已存储的各类别特征信息的相似性比较而判断出高炉炉墙的侵蚀或结厚状况；同时通过权值矩阵(即等价的可信度矩阵)对系统的推理作出相应解释。图2炉墙状态的推理网络

Fig.2Inferencenetworkforfurnaceliningcondition图3用于炉墙状态推断的神经网络结构

Fig.3Neuralnetworkforinferringfurnace

liningcondition(2)炉底侵蚀曲线的推定

炉底所受的破坏作用是非常复杂的，一般取炉底1150℃等温线作为炉底的准侵蚀曲线(侵蚀参考线)。对炉底侵蚀曲线的推断主要是基于炉缸炉底处热电偶的检测数据。本模型针对陶瓷杯综合炉底采用有限元法对炉缸炉底处热电偶所测数据进行计算处理，得出1150℃等温线的位置和形状，从而推定出炉缸炉底的侵蚀参考线［3］。

2.3操作指导

精心操作，维护合理的操作炉型。这不仅要求及时准确地判断出炉体状况，而且要及时合理地调整操作。为此，本模型还设有操作指导模块，因而具有操作指导功能。该操作指导模块根据对炉体状况推断的结果，通过调用知识库中的操作知识和经验，这些操作知识和经验是专家们在长期的实践操作中提炼总结出的精华，并被系统化和标准化。因此，该知识库又称为标准化操作知识库。该知识库的建立，一方面有利于操作知识的不断积累和保存，另一方面又统一了操作，使操作更加稳定顺行。3炉体状态模型的应用

炉体状态模型的运行，可以预测和判断炉墙的侵蚀或结厚状况；还可以计算出炉缸炉底1150℃等温线的位置和形状，从而了解炉缸炉底的侵蚀情况。系统通过简明的图表和直观的画面将炉体状况显示在CRT上，为操作者进行合理操作提供直观有益的信息。由于炉缸炉底的侵蚀是一个较为缓慢的过程，所以，系统对炉体状态的计算和预报不定期进行。但操作者可随时调用系统中炉体状态模型来计算和观察炉体的破损情况。

3.1炉墙侵蚀与结厚模型的实际运行结果

高炉炉墙结厚是安钢高炉近两年来发生较频繁的炉内失常现象，本模型(神经网络专家系统)的在线使用为炉墙结厚与侵蚀的准确预报与及时处理提供了极大的帮助。特别是1996年8月份因一场大雨致使高炉突然无计划休风，原燃料质量大幅度波动，加上高炉操作调整不及时等原因，造成高炉炉身中部大面积结厚。为此，本专家系统给予了及时推断，并两次预报结厚。炼铁厂1996年9月3日通过休风降料面进行了观察，发现炉身中部确实结厚，最厚部位在500mm左右，随后炼铁厂采取了轻负荷、倒装、加莹石热洗等措施。经过一段时间的处理，炉况基本恢复正常。

3.2炉底侵蚀与结厚模型的实际运行结果

模型经过在线运行，其结果表明，模型预测的1150℃等温线和由经验得到的侵蚀线基本吻合。特别是1995年底，对炉底侵蚀情况给予准确预报与判断，为高炉护炉起到了较好的指导作用。2号高炉开炉后就进行强化生产，渣铁对炉底炉缸的冲刷比较严重，到1996年2月，炉底温度上升到1048℃，炉缸下层内衬温度上升到961℃，该高炉1996年3～4月份采取了每批料加250kg钒钛矿的护炉措施，共用护炉料150t。护炉后炉底温度降低到1011℃，炉缸下层温度降低到925℃，保护了炉底炉缸，护炉前后系统预测的侵蚀情况见图4(曲线1为护炉前，曲线2为护炉后)。由此可以说明，根据此系统可以掌握炉缸炉底的侵蚀状况，并可据此制定出保护炉图4护炉前后炉缸炉底的侵蚀情况

Fig.4ErosionlineofBFbottombeforeandafter

maintenance缸炉底的对策，最终达到延长炉缸炉底寿命的目的。4结语(1)通过对安钢2号高炉炉衬破损的实际考察，发现该高炉炉衬破损较为严重的部位是炉身中下部和炉缸炉底。其中炉身中下部主要是因机械磨损和高温熔蚀而造成炉墙侵蚀与结瘤；炉缸炉底则主要是因热应力、环流冲刷、高温熔蚀及脆化作用而造成的异常侵蚀，以及因砖缝过大而引起的砖缝渗铁现象。为此，应稳定操作、改善冷却制度、选用新材质耐火砖，并加强炉体的监控，以维护合理的操作炉型。

(2)采用神经网络模型和有限元计算法建立了炉体状态模型，该模]型可对炉墙的侵蚀与结厚和炉缸炉底的侵蚀状况进行推断，并通过调用标准化操作知识库给出操作指导。通过系统在线运行，该模型准确、方便、可靠，为高炉操作者及时了解炉体状况、维护合理操作炉型提供了极大帮助。参考文献1杨尚宝.神经