闫艳霞开题报告

北京科技大学硕士学位论文开题报告学生闫艳霞指导老师李果副教授宣钢铁水脱硫自动控制系统的设计

1文献综述1.1课题研究的目的和意义

铁水预处理工艺以降低入炼钢炉前铁水中的［S］、［P］等有害元素含量，为炼钢提供合格铁水，提高炼钢效率和质量为目的。硫是绝大多数钢种中的有害元素，它以硫化物的形式存在于钢中，对钢的质量有相当大的影响。

钢中的含硫量高，会使钢材的加工性能和使用性能大大降低，在热加工过程中甚至会造成热脆、断裂。而低硫钢具有良好的机械性能、使用性能、加工性能、耐腐蚀性能和焊接性能。可以满足用户对优质钢材的要求，具有良好的市场前景，同时低硫钢具有高附加值，生产低硫钢、超低硫钢可为钢铁企业创造很好的经济效益。

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状我国的铁水预脱硫经过了一个缓慢的发展过程，在20世纪50年代初就开始用苏打铺撒法处理高硫铁水，但我国从平炉改造到转炉炼钢比较晚，铁水炉外脱硫到70年代才逐渐发展起来。我国武钢1976年引进KR法脱硫装置开始，铁水预脱硫技术得到一定发展。

1.2.2国外发展情况

国外工业上应用的铁水炉外脱硫剂主要有：苏打(Na2CO3)、电石(CaC2)、石灰(CaO)、金属镁以及以它们为基础的复合脱硫剂。研究表明，复合脱硫剂具有比单一脱硫剂脱硫效率高、成本低、环境污染小的优点，因而工业生产多使用复合脱硫剂，如电石系(西欧、日本、北美)、苏打系(日本、西欧)、石灰系(日本、前苏联、法国、美国)、金属镁系(北美、前苏联、西欧、日本)等。2课题研究背景2.1铁水预脱硫工艺概述2.1.1主要铁水脱硫方法

目前铁水脱硫处理方法很多，工业上应用较成熟的方法主要有两种。分别是KR搅拌法和喷吹法。

2.1.2铁水镁脱硫原理

镁的脱硫分两步进行：金属镁由氮气传输并通过喷枪进入高温铁水，镁首先气化溶人铁水中，铁水中的溶解[Mg]和气态Mg(g)都能与硫迅速反应生成固态硫化镁MgS(s)，上浮进入渣中且经扒渣去除。

2.1.3影响脱硫效果的因数

影响脱硫效果的因素主要包括以下：脱硫剂的种类铁水温度铁水初始硫含量铁水量终点硫含量铁水成分

2.1.4颗粒镁喷吹脱硫工艺概述脱硫剂吊车吊车装料料斗汽车装料罐计量给料罐喷枪脱硫工位脱硫捞渣工位捞渣渣盘铁水脱硫车铁水铁水罐测温取样铁水车天车转炉高炉2.2模糊神经网络在铁水脱硫的应用

模糊神经网络（FuzzyNeuralNetwork，简称FNN）将模糊系统和神经网络相结合，充分考虑了二者的互补性，集逻辑推理、语言计算、非线性动力学于一体，具有学习、联想、识别、自适应和模糊信息处理能力等功能。2.3自动化控制描述

铁水脱硫站由上料系统、喷吹系统、喷枪系统、供气系统、铁水罐车、捞（扒）渣机等组成，整个控制过程全部实现PLC自动控制。实现人机界面、PLC程控，就地操作、HMI手动操作、自动控制及实时监控、实时报警、声光报警、数据实时曲线、数据本地显示、数据存盘、数据报表打印等功能。

自动化控制系统主要实现功能:

自动确定喷吹参数急停功能监测功能连锁功能通讯功能3课题研究目标、方法及相关内容3.1研究目标

本课题的研究目标是利用模糊神经网络原理，建立铁水预脱硫过程镁粉耗量预报模型，以及基于模糊神经网络的PID控制器，来实现颗粒镁喷吹氮气流量控制，进而控制铁水终点硫质量分数，最终实现铁水脱硫自动控制。3.2研究内容：

（1）在铁水脱硫过程中，采用模糊神经网络建立镁粉耗量数学模型，精确控制镁粉耗量。（2）在颗粒镁喷吹氮气流量控制中，氮气流量的控制采用基于模糊神经网的PID控制。（3）镁粉耗量数学模型的建立和氮气流量的控制学习算法都采用SPID神经网络。

（4）实现铁水脱硫自动化控制，实现上料系统、喷吹系统、辅助系统、供气系统等PLC自动控制。本控制系统设有自动操作方式、手动操作方式、远程操作方式三种方式。（5)本课题的实验验证及现场验证3.3研究方案本课题将按以下方案进行：首先，通过学习相关资料和请教有经验的脱硫技术员，拟选取影响镁粉喷吹量的主要参数四个，包括铁水重量、铁水温度、初始硫含量、目标硫含量，确定模型的输入，并且采集所选参数的实际生产数据，确定模糊神经网络数学模型，将所采集的数据对所建立的模型进行训练，并用于预测，仿真出结果。其次，通过模糊神经网络整定PID控制器。重点设计基于SPIDNN学习算法模糊神经网络PID控制器并进行仿真，并与普通PID比较控制效果。最后，进行自动化控制系统研发，包括控制系统的硬件设计，软件设计和网络配置等。3.3.1模糊神精网络建立镁粉耗量数学模型