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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