關于高爐爐體破損調查情況介紹

圖1爐體狀態(tài)模型的結構

Fig.1Structureoffurnaceliningconditionmodel2.2侵蝕判斷

(1)爐墻結厚與侵蝕的判斷

高爐過程控制模型，無論是數(shù)學模型還是知識模型，其運行的前提是必須有可供處理的信息(數(shù)據(jù))，而這些信息多是由檢測傳感器提供的，為此，高爐過程控制在很大程度上受檢測條件的限制。對于安鋼2號高爐而言，由于檢測元件的限制，爐墻的侵蝕(或結厚)狀態(tài)不能直接測出、不能簡單通過計算熱流強度而推知，因此，本模型在計算熱流強度的基礎上，綜合考慮其它有關操作參數(shù)，如順行狀況、下料情況、風壓與風量關系等，采用神經(jīng)網(wǎng)絡專家系統(tǒng)的方式對爐墻侵蝕(或結厚)趨勢作出預報或判斷。

基于推理網(wǎng)絡與連接網(wǎng)絡的可轉換性、可信度與權值的等價性［2］，本研究首先在高爐冶煉原理與操作實踐的基礎上，根據(jù)各影響參數(shù)，建立爐墻結厚與侵蝕的推理網(wǎng)絡(圖2)，然后將推理網(wǎng)絡轉換成等效的連接網(wǎng)絡，從而構造成誤差反向轉播網(wǎng)絡(BP網(wǎng)絡)(圖3)，再采用BP網(wǎng)的學習算法得到連接網(wǎng)絡的權值矩陣，它等價于推理網(wǎng)絡的可信度矩陣，這樣用大量的神經(jīng)元及連接權值表達了用于爐墻侵蝕推斷的經(jīng)驗和知識。系統(tǒng)運行前，必須用已存的模式對神經(jīng)網(wǎng)絡進行離線學習，把各專家經(jīng)驗中判斷爐墻侵蝕結厚的典型爐況實例存儲起來，并且把相似模式的爐況特征提取出來，分布到連接權上，通過這種訓練使系統(tǒng)學習掌握推理判斷知識。運行時通過輸入信息與已存儲的各類別特征信息的相似性比較而判斷出高爐爐墻的侵蝕或結厚狀況；同時通過權值矩陣(即等價的可信度矩陣)對系統(tǒng)的推理作出相應解釋。圖2爐墻狀態(tài)的推理網(wǎng)絡

Fig.2Inferencenetworkforfurnaceliningcondition圖3用于爐墻狀態(tài)推斷的神經(jīng)網(wǎng)絡結構

Fig.3Neuralnetworkforinferringfurnace

liningcondition(2)爐底侵蝕曲線的推定

爐底所受的破壞作用是非常復雜的，一般取爐底1150℃等溫線作為爐底的準侵蝕曲線(侵蝕參考線)。對爐底侵蝕曲線的推斷主要是基于爐缸爐底處熱電偶的檢測數(shù)據(jù)。本模型針對陶瓷杯綜合爐底采用有限元法對爐缸爐底處熱電偶所測數(shù)據(jù)進行計算處理，得出1150℃等溫線的位置和形狀，從而推定出爐缸爐底的侵蝕參考線［3］。

2.3操作指導

精心操作，維護合理的操作爐型。這不僅要求及時準確地判斷出爐體狀況，而且要及時合理地調整操作。為此，本模型還設有操作指導模塊，因而具有操作指導功能。該操作指導模塊根據(jù)對爐體狀況推斷的結果，通過調用知識庫中的操作知識和經(jīng)驗，這些操作知識和經(jīng)驗是專家們在長期的實踐操作中提煉總結出的精華，并被系統(tǒng)化和標準化。因此，該知識庫又稱為標準化操作知識庫。該知識庫的建立，一方面有利于操作知識的不斷積累和保存，另一方面又統(tǒng)一了操作，使操作更加穩(wěn)定順行。3爐體狀態(tài)模型的應用

爐體狀態(tài)模型的運行，可以預測和判斷爐墻的侵蝕或結厚狀況；還可以計算出爐缸爐底1150℃等溫線的位置和形狀，從而了解爐缸爐底的侵蝕情況。系統(tǒng)通過簡明的圖表和直觀的畫面將爐體狀況顯示在CRT上，為操作者進行合理操作提供直觀有益的信息。由于爐缸爐底的侵蝕是一個較為緩慢的過程，所以，系統(tǒng)對爐體狀態(tài)的計算和預報不定期進行。但操作者可隨時調用系統(tǒng)中爐體狀態(tài)模型來計算和觀察爐體的破損情況。

3.1爐墻侵蝕與結厚模型的實際運行結果

高爐爐墻結厚是安鋼高爐近兩年來發(fā)生較頻繁的爐內失常現(xiàn)象，本模型(神經(jīng)網(wǎng)絡專家系統(tǒng))的在線使用為爐墻結厚與侵蝕的準確預報與及時處理提供了極大的幫助。特別是1996年8月份因一場大雨致使高爐突然無計劃休風，原燃料質量大幅度波動，加上高爐操作調整不及時等原因，造成高爐爐身中部大面積結厚。為此，本專家系統(tǒng)給予了及時推斷，并兩次預報結厚。煉鐵廠1996年9月3日通過休風降料面進行了觀察，發(fā)現(xiàn)爐身中部確實結厚，最厚部位在500mm左右，隨后煉鐵廠采取了輕負荷、倒裝、加瑩石熱洗等措施。經(jīng)過一段時間的處理，爐況基本恢復正常。

3.2爐底侵蝕與結厚模型的實際運行結果

模型經(jīng)過在線運行，其結果表明，模型預測的1150℃等溫線和由經(jīng)驗得到的侵蝕線基本吻合。特別是1995年底，對爐底侵蝕情況給予準確預報與判斷，為高爐護爐起到了較好的指導作用。2號高爐開爐后就進行強化生產(chǎn)，渣鐵對爐底爐缸的沖刷比較嚴重，到1996年2月，爐底溫度上升到1048℃，爐缸下層內襯溫度上升到961℃，該高爐1996年3～4月份采取了每批料加250kg釩鈦礦的護爐措施，共用護爐料150t。護爐后爐底溫度降低到1011℃，爐缸下層溫度降低到925℃，保護了爐底爐缸，護爐前后系統(tǒng)預測的侵蝕情況見圖4(曲線1為護爐前，曲線2為護爐后)。由此可以說明，根據(jù)此系統(tǒng)可以掌握爐缸爐底的侵蝕狀況，并可據(jù)此制定出保護爐圖4護爐前后爐缸爐底的侵蝕情況

Fig.4ErosionlineofBFbottombeforeandafter

maintenance缸爐底的對策，最終達到延長爐缸爐底壽命的目的。4結語(1)通過對安鋼2號高爐爐襯破損的實際考察，發(fā)現(xiàn)該高爐爐襯破損較為嚴重的部位是爐身中下部和爐缸爐底。其中爐身中下部主要是因機械磨損和高溫熔蝕而造成爐墻侵蝕與結瘤；爐缸爐底則主要是因熱應力、環(huán)流沖刷、高溫熔蝕及脆化作用而造成的異常侵蝕，以及因磚縫過大而引起的磚縫滲鐵現(xiàn)象。為此，應穩(wěn)定操作、改善冷卻制度、選用新材質耐火磚，并加強爐體的監(jiān)控，以維護合理的操作爐型。

(2)采用神經(jīng)網(wǎng)絡模型和有限元計算法建立了爐體狀態(tài)模型，該模]型可對爐墻的侵蝕與結厚和爐缸爐底的侵蝕狀況進行推斷，并通過調用標準化操作知識庫給出操作指導。通過系統(tǒng)在線運行，該模型準確、方便、可靠，為高爐操作者及時了解爐體狀況、維護合理操作爐型提供了極大幫助。參考文獻1楊尚寶.神經(jīng)