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目录 1

绪论 1

第1章 铁水预处理自动化 1

1.1 概述 1

1.1.1 工艺简述 1

1.1.2 自动化的效益 3

1.1.3 自动化内容及系统结构 3

1.2 主要检测及仪表 4

1.2.1 铁水温度测量传感器与检测仪表 4

1.2.2 铁水成分分析用的传感器与检测仪表 6

1.2.3 鱼雷铁水车、铁水罐等砌体形状等检测 9

1.2.4 铁（钢）水液位高度检测 10

1.2.5 混铁车车号监测 10

1.2.6 铁水运输动态监测 11

1.2.7 铁水重量检测 12

1.3.2 喷吹法铁水单脱硫预处理基础自动化 13

1.3.1 高炉炉前脱硅自动化系统 13

1.3 铁水预处理基础自动化 13

1.3.3 搅拌法铁水单脱硫预处理基础自动化 17

1.3.4 喷吹法脱硫、脱磷、脱硅的铁水三脱预处理基础自动化 19

1.4 铁水预处理过程自动化 21

1.5 典型的铁水预处理三电自动化系统 23

1.5.1 宝钢一二期铁水预处理三电自动化系统 23

1.5.2 宝钢三期铁水预处理三电自动化系统 24

1.5.3 宝钢三期计算机铁水监控及管理系统 28

1.5.4 本钢二炼钢铁水预处理三电自动化系统 33

1.5.5 国外铁水预处理三电自动化系统 37

参考文献 39

第2章 氧气转炉自动化 40

2.1 概述 40

2.1.1 转炉炼钢发展概况 40

2.1.2 转炉炼钢的主要设备及工艺操作过程 41

2.2.1 概述 44

2.2 过程检测及仪表 44

2.2.2 铁水及钢水重量检测 56

2.2.3 钢（铁）水温度测量传感器与检测仪表 60

2.2.4 钢水定碳传感器与检测仪表 62

2.2.5 钢水定氧传感器与检测仪表 62

2.2.6 判断吹炼终点的仪表 64

2.2.7 在线炉气成分分析系统 66

2.2.8 转炉煤气流量检测 71

2.2.9 光电直读光谱成分分析仪 72

2.2.10 炉衬检测仪 72

2.3 主要自动控制系统 73

2.3.1 供氧系统自动控制 73

2.3.2 副枪系统检测及报警 75

2.3.3 底吹系统检测和自动控制 75

2.3.4 转炉OG检测和自动控制 76

2.3.5 炉口微差压调节 80

2.3.6 程控装置 81

2.4 电力传动及其控制 82

2.4.1 炉体倾动电力传动装置及其控制系统 82

2.4.2 氧枪的传动及其控制系统 86

2.4.3 副枪的传动及其控制系统 89

2.4.4 副原料输送和投料系统的电气控制 90

2.5 过程自动化级与生产控制级计算机系统 93

2.5.1 作用和目的 93

2.5.2 控制范围 94

2.5.3 计算机系统的结构及功能划分原则 94

2.5.4 转炉操作与过程计算机和生产控制计算机系统 95

2.5.5 过程计算机的主要功能 97

2.5.6 生产控制计算机的主要功能 103

2.6 转炉数学模型及人工智能的应用 103

2.6.1 静态控制模型 103

2.6.2 动态控制模型 105

2.6.4 转炉煤气回收控制模型 106

2.6.3 合金模型 106

2.6.5 转炉吹炼控制专家系统 109

2.6.6 编制炼钢操作规程专家系统 111

2.7 近年来建设的转炉三电自动化系统 112

2.7.1 宝钢一二期一炼钢转炉三电自动化系统 112

2.7.2 宝钢一炼钢厂自动化系统改造 122

2.7.3 宝钢二炼钢转炉三电自动化系统 128

2.7.4 武钢三炼钢转炉三电自动化系统 134

2.7.5 鞍钢三炼钢转炉三电自动化系统 136

2.7.6 鞍钢一炼钢转炉三电自动化系统 138

2.7.7 包钢转炉三电自动化系统 142

2.7.8 国内其他钢铁厂转炉三电自动化系统 144

2.8 转炉炼钢过程控制的新进展 149

2.8.1 检测技术的进步 149

2.8.2 利用废气信息进行吹炼控制 151

2.8.3 利用炉渣信息进行吹炼控制 153

2.8.4 直接出钢控制技术 157

2.8.5 全自动吹炼控制 158

2.8.6 吹炼过程熔池温度和碳含量连续显示神经元网络系统 159

2.8.7 转炉吹炼终点人工智能静态控制模型 160

2.8.8 基于“神经元网络＋知识库”的转炉动态模型 161

2.8.9 转炉合金优化模型 171

2.8.10 机器人的应用 173

参考文献 174

第3章 电弧炉自动化 180

3.1 概述 180

3.2 电弧炉基础自动化系统 181

3.2.1 主要功能 181

3.2.2 电弧炉炼钢原料的称量与控制 182

3.2.3 电弧炉冷却系统控制 184

3.2.4 电弧炉排烟与除尘系统的控制 186

3.2.5 电弧炉电极升降控制 188

3.2.6 辅助能源输入控制 193

3.2.7 电弧炉本体设备的保护和联锁控制 194

3.2.8 直流电弧炉的供电及其控制 196

3.2.9 直流电弧炉的炉底温度监控 197

3.2.10 钢水测温和定氧定碳 198

3.3 电弧炉过程自动化系统 199

3.3.1 电弧炉过程自动化主要功能 199

3.3.2 人机对话 202

3.3.3 数据库管理系统 207

3.4 数学模型及实践 208

3.4.1 电能分配模型 210

3.4.2 热平衡模型 213

3.4.3 冶金模型 220

3.4.4 生产调度控制 225

3.5 近年来国内外建设的电弧炉自动化系统 227

3.5.1 宝钢150t电炉自动化系统 227

3.5.2 Badische（BSW）电炉炼钢厂分布式自动化系统 233

3.6 电弧炉自动化的新进展 240

3.6.1 利用UHP功率分析仪和闪变分析仪进行电弧炉操作优化 240

3.6.2 电极升降控制方面的进展 245

3.6.3 基于烟气分析的操作和能量优化 249

3.6.4 电弧炉中电耗和电极消耗的统计分析 252

参考文献 257

第4章 炉外精炼自动化 259

4.1 概述 259

4.1.1 工艺概述 259

4.1.2 炉外精炼自动化的作用和必要性 261

4.1.3 炉外精炼自动化的内容及概要 261

4.2 主要检测和仪表 263

4.2.1 脱气槽气体成分分析装置 263

4.2.2 锰含量的检测 265

4.2.3 钢（铁）水中全元素的在线检测 266

4.2.4 钢水中氢含量在线检测 266

4.2.5 钢水中渣的检测 267

4.3.1 钢包炉的基础自动化 268

4.3 基础自动化 268

4.3.2 RH真空处理装置基础自动化 272

4.3.3 钢包喷粉基础自动化 281

4.3.4 GAS或CAS-OB密封氩吹气成分微调装置基础自动化 284

4.3.5 IR-UT钢包冶金站基础自动化 285

4.3.6 喂线机自动化 287

4.4 过程自动化 288

4.4.1 过程自动化级的作用和目的 288

4.4.2 过程自动化级的功能 290

4.4.3 过程自动化使用的设备 292

4.4.4 过程自动化举例 292

4.5 数学模型及人工智能的应用 296

4.5.1 数学模型的应用 296

4.5.2 人工智能的应用 313

4.6.2 宝钢二期工程炉外精炼三电自动化系统 321

4.6 近年来建设的炉外精炼三电自动化系统 321

4.6.1 宝钢一期工程炉外精炼三电自动化系统 321

4.6.3 宝钢三期工程炉外精炼三电自动化系统 322

4.6.4 包钢新建钢包精炼炉三电自动化系统 326

4.6.5 鞍钢ANS-OB钢水处理装置三电自动化系统 329

4.6.6 太钢RH真空处理装置三电自动化系统 334

4.6.7 武钢2号RH真空处理装置三电自动化系统 336

4.6.8 太钢AOD氩氧炉自动化系统 337

4.6.9 国外炉外精炼三电自动化系统 340

参考文献 350

第5章 特种冶炼自动化 353

5.1 电渣炉自动化 353

5.1.1 工艺概述 353

5.1.2 电渣炉自动化 354

5.2 真空自耗炉自动化 358

5.2.1 工艺概述 358

5.2.2 真空自耗炉自动化 359

5.3 真空感应炉自动化 362

5.3.1 工艺概述 362

5.3.2 真空感应炉自动化 362

5.4 电子轰击炉自动化 365

5.5 等离子电弧炉重熔自动化 366

参考文献 367

第6章 连续铸钢自动化 368

6.1 概述 368

6.2 过程检测及仪表 372

6.2.1 钢水重量检测 380

6.2.2 钢水温度检测 381

6.2.3 钢流夹渣检测 382

6.2.4 中间包钢水液位检测 383

6.2.5 结晶器钢水液位检测 383

6.2.7 结晶器热交换检测 392

6.2.6 结晶器振动检测 392

6.2.8 结晶器内凝固壳断裂检测 393

6.2.9 二次冷却区检测 397

6.2.10 辊间距检测 399

6.2.11 结晶器开口度与倒锥度检测 403

6.2.12 铸坯长度检测 403

6.2.13 铸坯表面缺陷检测 404

6.3.1 中间包钢水液位自动控制 407

6.3 主要自动控制系统 407

6.3.2 保护渣加入自动控制 409

6.3.3 结晶器钢水液位自动控制 410

6.3.4 起浇自动控制 413

6.3.5 结晶器冷却水流量自动控制 414

6.3.6 二次冷却水自动控制 414

6.3.7 铸坯定长切割自动控制 416

6.4 电力传动控制 417

6.4.1 连铸过程对电力装备的要求 418

6.4.2 连铸过程电力传动系统的运转方式 419

6.4.3 连铸过程电力传动控制 420

6.4.4 连铸过程电力传动主要控制系统 422

6.5 过程自动化级与生产控制级计算机系统 439

6.5.1 作用和目的 439

6.5.2 计算机系统的结构 439

6.5.3 过程计算机的主要功能 440

6.6 连铸-连轧自动化 450

6.6.1 概述 450

6.6.2 连铸－连轧分类及其对自动化的要求 451

6.6.3 炼钢－轧钢生产一体化计算机管理系统 452

6.6.4 远程连铸－连轧自动化 454

6.7 薄板坯连铸连轧自动化 455

6.7.1 工艺流程及自动化的作用 455

6.7.2 自动化系统结构及其功能 456

6.8.1 概述 458

6.8 水平连铸自动化 458

6.8.2 水平连铸自动化系统的构成及其主要功能 460

6.9 数学模型及人工智能的应用 462

6.9.1 连铸漏钢预报 462

6.9.2 铸坯质量异常判断 473

6.9.3 二次冷却水控制数学模型 491

6.9.4 连铸切割长度控制及最优切割数学模型 504

6.9.5 压缩浇铸控制及其数学模型（CPC控制模型） 510

6.9.6 炼钢－连铸生产调度系统及其数学模型 518

6.9.7 连铸坯热送热装在线控制数学模型 523

6.9.8 连铸作业计划专家系统 528

6.10 近年来建设的连铸机的三电自动化系统 529

6.10.1 概述 529

6.10.2 宝钢1900mm板坯连铸三电自动化系统 532

6.10.3 宝钢1450mm板坯连铸三电自动化系统 537

6.10.4 宝钢圆（方）坯连铸三电自动化系统 538

6.10.5 鞍钢大板坯连铸三电自动化系统 540

6.10.6 武钢三炼钢1号、2号板坯连铸三电自动化系统 543

6.10.7 攀钢1350mm板坯连铸三电自动化系统 546

6.10.8 舞钢1900mm板坯连铸三电自动化系统 550

6.10.9 济钢4号板坯连铸三电自动化系统 557

6.10.10 太钢二炼钢特殊钢板坯连铸三电自动化系统 559

6.10.11 兴澄钢铁公司大方坯连铸三电自动化系统 561

6.10.12 合金钢小方坯连铸三电自动化系统 562

6.10.13 珠钢薄板坯连铸连轧三电自动化系统 567

6.10.14 邯钢薄板坯连铸连轧三电自动化系统 569

6.11 连铸自动化的新进展 573

6.11.1 智能机器人的应用 573

6.11.2 连铸结晶器可视化技术 574

6.11.3 检测仪表及检测技术的新进展 575

6.11.4 控制系统的新进展 580

6.11.5 数学模型及人工智能应用的新进展 583

参考文献 587

7.1.1 制氧及其工艺流程简介 595

7.1 制氧自动化 595

第7章 炼钢相关机组自动化 595

7.1.2 检测仪表及自动控制的主要内容 599

7.1.3 主要检测仪表及自动控制系统 600

7.1.4 过程计算机的应用 612

7.1.5 近年来建设或改造的制氧三电自动化系统简况 616

7.2 铁合金自动化 617

7.2.1 现代铁合金厂工艺流程简述 619

7.2.2 检测及自动控制 620

7.2.3 电力传动及电量控制 625

7.2.4 过程计算机的应用及功能 629

7.2.5 国内外铁合金厂三电自动化系统举例 630

7.2.6 铁合金自动化的新进展 637

7.3 石灰窑自动化 639

7.3.1 石灰竖窑自动化 639

7.3.2 石灰回转窑自动化 645

参考文献 654