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随着中国制造2025的发展,钢铁行业的智能制造正在探讨之中,炼钢过程的智能化是未来钢铁工业实现智能制造的一个重要内容,而转炉炼钢终点的稳定与准确控制是智能炼钢需解决的问题之一。由于国内炼钢工艺发展不均衡,缺乏动态检测设备的转炉占有相当比例,因此针对此类转炉研发炼钢过程及终点控制技术,对于国内炼钢工艺控制水平的整体提升具有重要作用。本文针对缺乏动态检测设备的转炉冶炼中高碳钢终点钢水成分和温度命中率偏低、吹炼过程控制难度偏大的难题,通过开展80吨转炉炼钢吹氧和造渣优化控制模型研究、基于熔池混匀度的冶炼过程模型研究、冶炼后期钢水磷和锰含量预报模型研究、冶炼末期补吹模型研究,研发转炉冶炼中高碳钢过程及终点控制技术,以实现中高碳钢冶炼终点钢水成分和温度的准确控制。采用氧平衡理论模型与统计模型相结合的方法构建了转炉吹氧量综合预报模型,该模型对于氧耗量预报的平均相对误差小于1%。通过转炉水力学模拟实验研究了主要工艺参数对转炉熔池搅拌混匀效果影响的显著性。构建了转炉炼钢过程造渣料加入量模型,制定了转炉炼钢过程造渣料的加入制度。重新定义了“熔池混匀度”的概念,并结合经典转炉脱碳三阶段理论和熔池热平衡原理,建立了基于熔池混匀度的转炉(无副枪)冶炼过程模型。该模型应用于中高碳钢冶炼过程,碳含量预报误差在±0.04%范围且温度预报误差在±15℃范围内时的概率是72%。通过分析转炉冶炼过程钢水磷和锰元素的氧化反应机理,采用数据挖掘结合反应机理分析的方法构建了基于多层递阶回归分析的冶炼后期磷含量预报模型和基于遗传算法优化的BP神经网络冶炼后期锰含量预报模型。其中,与磷含量预报模型的预报误差在±0.004%范围内时,模型的命中率为73%；当锰含量预报模型的预报误差在±0.025%范围内时,模型的命中率为84%。针对转炉冶炼中高碳钢接近吹炼终点阶段钢水成分和温度的变化规律进行研究,构建了冶炼末期补吹模型。现场应用表明,补吹方案实施后终点钢水成分和温度均达到出钢要求,且模型用于预报终点钢水温度、碳、锰、磷和硫含量时,模型预报误差相应分布在±10℃、±0.02%、±0.02%、±0.003%和±0.004%范围。构建了中高碳钢冶炼过程及终点控制模型集,初步形成中高碳钢冶炼过程及终点控制技术,实现中高碳钢冶炼过程及终点的准确控制。