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转炉炼钢终点的在线判断问题是全世界冶金行业普遍关注却又长期亟待解决的难题。在全面分析比较几种主流转炉终点判断方法各自优缺点的基础上,针对转炉终点在线判断问题的特点,提出了以炉口光辐射与熔池状态的相关性为主要判断依据,模糊理论为主要分析处理手段的研究思路。探讨了通过炉口光辐射强度及炉口辐射光谱判断吹炼终点的可行性,构建了可用于生产现场在线判断转炉吹炼终点的智能化光电传感系统。多次的现场试验验证了这一系统能够满足目前企业对吹炼终点判断的需求,有助于解决转炉炼钢终点高精度在线判断这一困扰钢铁冶炼行业多年的难题。
转炉光辐射与熔池状态之间存在精确对应关系是利用转炉光辐射判断吹炼终点的前提,从物质辐射理论出发,结合人工经验和转炉生产工艺的相关原理,论证了通过转炉光辐射信息判断熔池状态的可行性。为了寻找利用转炉光辐射信息判断转炉终点的具体途径,分别从转炉熔池含碳量判断和转炉熔池温度判断两个方面展开了研究:在熔池含碳量判断方面,通过对转炉光辐射强度时间分布及冶炼过程中熔池脱碳规律的分析和研究,发现了转炉光辐射强度时间分布与转炉熔池含碳量之间的内在联系,根据这一联系,提出了一种基于转炉光辐射强度及其一阶差分的熔池含碳量判断方法;在转炉温度判断方面,通过对转炉辐射光谱分布的研究,证实了转炉辐射光谱中的连续光谱及线状光谱均与转炉熔池温度相联系,根据这种联系,提出了一种以转炉炉口特征谱线强度和连续光谱形状为主要依据的熔池温度判断法。为了将得到的辐射特征量和人工经验应用到转炉终点的实际判断过程中,设计了能够适应转炉生产恶劣环境的光辐射信息采集系统,实现了转炉光辐射信息的远距离精确采集;同时在分析和比较了几种主要智能控制理论的基础上,采用模糊理论对光辐射数据进行分析和处理,建立了适用于冶炼现场终点判断的智能模糊系统,并采用实际生产数据对该系统进行了检验,结果表明该系统能够满足冶炼现场对于终点判断的要求。