浅谈计算机在冶金工程中的应用

浅谈计算机在冶金工程中的应用摘要：本论文是通过对冶金钢铁冶金联合企业主要的生产环节和每一个生产环节的主要过程、主要设备、生产方法及特点等方面来对冶金技术大概的了解，由此从中可以分析出计算机对于冶金技术的莫大影响，及计算机在冶金领域的重要应用。

关键词：冶金过程计算机应用Discuss the application of computer in metallurgytechnologyXIN ChunyanChongqing university of science and technology of computer science and technology 1104Abstract: this thesis is based on metallurgical iron and steel metallurgical joint enterprise main production link and every production link of the main process, main equipment, production methods and features, etc to metallurgy technology probably understanding, which can be analyzed from the computer for metallurgical technology of great influence, and computer in metallurgical field of important application.Keywords:metallurgical process computer application1、钢铁冶金联合企业生产环节过程及其特点一个钢铁联合企业一般包括原料处理、炼铁、炼钢、轧钢、能源供应、交通运输等生产环节，是一个复杂而庞大的生产体系。

我国的钢铁企业一般都是这样的全流程联合企业。

1.1 冶炼原料冶金原料是高炉冶炼的物质基础，精料是高炉操作稳定顺行，获得高产、优质、低耗及长寿的基本保证。

原料主要是铁矿石，铁矿石的开采方式主要有露天开采、地下开采和液体开采。

铁矿石的富选过程包括破碎、磨碎、筛分和分级和选别作业。

铁矿粉造块的方法主要分为烧结法和球团法。

高炉冶炼用的原料主要有铁矿石(天然富矿和人造富矿)、燃料(焦炭与喷吹燃料)、熔剂(石灰石和白云石等) 。

1.2炼铁目前最常用的方法有高炉炼铁，直接还原和熔融还原铁三种方法。

高炉炼铁是以焦炭为能源基础的传统炼铁方法。

它与转炉炼钢相配合，是目前生产钢铁的主要方法。

1．2.1高炉炼铁的主要过程a) 炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)。

b) 从炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。

c) 在高温下焦炭（也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。

d) 炼出的铁水从铁口放出。

e) 铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。

f) 产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。

冶炼过程中，炉料(矿石、熔剂、焦炭)按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内。

从下部风口鼓入的高温热风与焦炭发生反应，产生的高温还原性煤气上升，并使炉料加热、还原、熔化、造渣，产生一系列的物理化学变化，最后生成液态渣、铁聚集于炉缸，周期地从高炉排出。

上升过程中，煤气流温度不断降低，成分逐渐变化，最后形成高炉煤气从炉顶排出。

1.2.2 高炉炼铁特点1）高炉冶炼是在炉料与氧气气流逆向运动过程中完成各种错综复杂的化学反应和物理变化的，炉内主要是还原性反应。

2）高炉是密闭的容器，除装料、出铁、出渣及煤气外，操作人员无法直接观察到反应过程的状况，只能凭借仪器仪表间接观察炉内状况。

3）高炉是连续的、大规模的高温生产过程，机械化和自动化水平较高。

1.3炼钢钢与生铁都是以铁元素为主，并含有少量碳、硅、锰、磷、硫等元素的铁碳合金，二者差别就是C元素的含量。

1．3.1炼钢的基本任务a) 脱碳并将其含量调整到一定范围。

b) 去除杂质，主要包括：脱磷（冷脆）、脱硫（热脆）、脱氧、去除气体（氢、氮）和非金属夹杂物（氧化物、硫化物、磷化物、氮化物等）。

c) 调整钢液成分和温度。

d) 将钢液浇注成质量好的钢锭或钢坯。

1.3．2 炼钢主要工艺1）铁水预处理。

2)转炉或电弧炉炼钢；转炉炼钢：利用吹入空气或氧气对熔融的铁水进行氧化脱碳，炼出合格成分的钢锭。

按炉衬材料性质有酸性、碱性之分，按吹入氧气的方式有底吹、顶吹、侧吹之分。

电炉炼钢：有电弧炉、感应电炉炼钢之分。

电弧炉炼钢：依靠插入金属炉料间的电极通电后，产生的电弧熔化炉料。

随着炉料不断熔化，池面上升，电极上升，到最高点时，炉料已完全熔化。

此时，先后进入熔化、氧化期、还原期。

平炉炼钢平炉炼钢的过程通常分为补炉、装料（铁矿石、石灰和废钢）、加热、兑铁水、熔化、精炼、脱氧和出钢等几个步骤。

3)炉外精炼(二次精炼)。

4)连铸。

1．3.3平炉炼钢的优点①可大量使用废钢，而且生铁和废钢配比灵活；②对铁水成分的要求不像转炉那样严格，可使用转炉不能用的普通生铁；③能炼的钢种比转炉多，质量较好1.4连铸连续铸钢是通过连铸机将钢液连续地铸成钢坯的工序。

1.4. 1连铸流程钢液通过中间包注入结晶器内，迅速冷却成具有一定厚度的凝固壳而内部仍为液态的铸坯。

铸坯下部与伸入结晶器底部的引锭杆衔接，浇注开始后，拉坯机通过引锭杆把结晶器内的铸坯以一定速度拉出。

铸坯通过连铸二次冷却区时，进一步是受到喷水冷却直到完全凝固。

完全凝固后的铸坯通过拉矫机矫直后，切割成规定长度，由输送辊道运出。

1.4. 2连铸优点1)简化工序、节能；2)铸坯切头率降低、金属收得率比模铸高7~12%；3)高效凝固；4)优化成型1．5轧钢轧制过程是轧件与轧辊之间的摩擦力将轧件拉进不同旋转方向的轧辊之间使之产生塑性变形的过程。

一般的轧钢工序可分为：加热炉粗轧中轧精轧精整。

由以上这个复杂的生产体系可以看出：要完成这个复杂的工作，在人员配备有一定的要求。

完成炼钢过程，不仅需要铁矿石等这些原料，还需要人力资源。

因为人力资源是“第一资源”，只要做到“知人善用，量长使用，任人唯贤，用人所长”，就能使工作效率提高。

2、计算机在冶金工程中的应用2.1冶金过程计算机系统的发展趋势2．1.1冶金钢铁生产的性质1）是大型装置工业；2）需要复杂的生产过程；3）是高能耗高污染生产单位。

2.1.2性质具体表现1）设备方面的特点是：①单机设备大；②多半不是连续过程，而是间歇过程；③人工操作仍相当多。

2）生产过程中物流的特点是：①原料使用量大；②要使用大量的能量和水；③物流相当复杂；④原料和成品的运输量大。

2.1.3计算机在冶金工业的发展前景钢铁企业在原料、能量、设备偿还和劳动力费用方面都受到很大压力，而对如何严酷要求，必须找出有效的对策解决。

为了钢铁工业的现代化，正在经历着种种变革。

这些变革必须实行自动化，或至少以自动化为前提的计算机控制。

近年来，冶金学知识体系和结构，随着冶金技术的发展和相关学科的进步，发生了革命性的变化。

计算机技术的发展和在冶金过程中的广泛应用，使冶金学理论和工艺的研究方法、冶金生产及其控制技术发生了重大变革。

由传统冶金学和传统冶金工艺学所构成的知识体系和结构，已不能完全满足现代冶金工艺发展和理论研究的需要。

因此，诸如，对微观或宏观过程的认识、单元过程或现象的定量解析、反应过程的数学物理模拟、反应和生产速率的预测、反应器的仿真研究和设计、人工智能技术的应用以及反应器运行和整体生产过程的控制等等，计算机的应用起着推动冶金工业生产技术不断进步的重要作用。

2.2计算机在冶金过程中的应用概况由于冶金工程的生产过程中的特点中物流多种多样，而且在高温下作业，因而要求熟练工的作业多，而且重力劳动较多，在这样的环境下更加需要计算机来操控从而才能在高温条件下减少劳动力的损失且使生产达到高效，计算机在其中的运用主要在数量采集与处理，生产过程优化，自动化控制机器操作等方面实现人工智能化，简化并高效实现冶金工业制作流程，其主要运用流程图如下图所示。

图1 计算机在冶金过程中的应用Fig 1 Application of computer in metallurgical process2.2.1计算机在冶金过程的基本任务1)完成行政管理任务，以减轻日常管理工作强度；2)为企业管理建立信息系统，以便快速而全面地掌握企业的定货、生产和财务情况；3)使生产过程合理化，以降低成本和保证质量4)收集在线数据，作为管理生产和分析生产经济性的手段5)收集在线数据，作为保证质量的辅助手段6)收集直接与生产过程连接的在线数据，作为控制工艺流程的手段，以达到保证质量和降低成本的目的。

2.2.2人工智能优化的运用1)与生产过程紧密相关2)主要通过工艺参数调节达到优化目的3)随着生产发展，在积累新的数据之后，可进行新一轮优化2.2．3人工神经网络的运用神经网络基于连接机制的大规模并行处理的分布式的信息存储，它是依靠大脑神经元广泛互连所引起的不同的兴奋状态和系统所表现出的总体行为进行工作。

在冶金过程的在线预报和控制技术开发应用方面，人工神经网络技术也具有广阔的开发和应用前景。

2．3计算机数据采集与数据处理计算机数据采集是用传感器对物理量(如温度、压力、流量或位移）进行采集、转换为模拟信号，然后把模拟信号由A/D转换为数字信号，再由计算机进行处理、显示、存储或打印的过程。

如图所示图2.数据采集的基本结构图Fig 2 The basic chart data collection3、结论本文给出了钢铁冶金联合企业主要的生产环节和每一个生产环节的主要过程、主要设备、生产方法及特点等，对钢铁冶金的基本流程有一定的了解，又对计算机在冶金技术过程中的基本任务和做出了一定的分析，而且对计算机在冶金领域的发展前景做出了一定的展望，即对微观或宏观过程的认识、单元过程或现象的定量解析、反应过程的数学物理模拟、反应和生产速率的预测、反应器的仿真研究和设计、人工智能技术的应用以及反应器运行和整体生产过程的控制等等，计算机的应用起着推动冶金工业生产技术不断进步的重要作用！。