计算机在冶金中的应用与发展

计算机在冶金中的应用与发展

The Application and Development of Computer in Metallurgy

摘要:计算机技术应用于冶金极大地促进了冶金学科的发展。计算机在冶金中的

应用主要有计算机在冶金过程中的模拟仿真、冶炼过程的各数据的监视、计算机的对冶炼过程的智能控制。

关键词：计算机; 模拟; 控制; 冶金; 仿真

ABSTRACT:Computer technology applied to metallurgical greatly promotes the development of the discipline of metallurgy. The application of computer in metallurgy are mainly in metallurgical process of computer simulation, the smelting process of each data monitoring, computer of smelting process of intelligent control.

Key words:computer; simulation; control; metallurgy; simulate

前言：计算机技术在冶金领域应用非常广泛。不仅体现在冶金科研领域，而且

在生产企业中也涉及的非常广泛。现在到冶金各企业参观，会发现以前的脏乱差的环境见不到了，车间的工人也少了，主要原因是采用了计算机控制技术，基本上所有的控制都在中控室完成，所以冶金企业的计算机控制程度是很高的。在大型钢铁冶炼厂，已经完成了管控一体的计算机网络的构建，从原材料采购、电子商务到生产控制都是通过网络实现的，EPR、MCS、PCS等系统都很普遍。在如今21新世纪，计算机在冶金学科的应用将会越来越广泛，通过计算机技术的应用，能够解决许多冶金过程中的许多问题。

1冶金过程计算机系统的状况

1.1冶金过程计算机控制的必要性

为什么冶金生产过程要实行计算机控制，或者说计算机控制的效果表现

在哪里？为了说明这个问题，下面介绍钢铁生产过程的性质和特点。

钢铁生产的性质可概括为以下三点：是大型装置工业；需要复杂的生产过程；

是订货生产方式。

这些性质具体表现为如下特点。

①设备方面的特点是：单机设备大；多半不是连续过程，而是间歇过程；人工操作仍相当多。

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

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③生产过程状况的特点是：生产过程中物流多种多样；高温下作业。

④按订货进行生产的特点是：生产管理需要大量的信息；信息流和生产管理都很复杂。

⑤从劳动条件方面看的特点是：要求熟练工的作业多；多为高温、重体力劳动。

另外，从现实看还没有考虑到价格的升高。这些特点，无论拿哪一项作为企业条件都是不容易的。以这种过程进行生产，从企业来讲要降低产品成本是相当困难的。然而正相反，对钢铁产品的质量和价格的要求却越来越苛刻了，这更加重了困难程度。也就是说，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，而对如此严酷要求，必须找出有效的对策解决。计算机控制就是措施之一，鉴于钢铁生产过程的复杂性，只凭在其他工业的连续性生产发展起来的闭环反馈控制为基础的一系列控制技术是很难解决问题的。而且

今后钢铁工业的趋势将是更困难、更复杂。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，或实现至少以自动化为前提的计算机控制系统。冶金工业自动化的目的在于提高大型设备的生产效率，加强质量管理，实现生产管理合理化以及省力化、无人化。

1.2 计算机模拟与仿真技术在冶金中的应用

冶金过程中的冶炼、精炼、连铸、轧制等过程中的流场、温度场、应力场等数据都需要监测，以及金属组织性能的控制，金属制造过程中的成分与板型精确控制、工艺技术优化、新产品的开发，种种这些，都需要运用到计算机模拟与仿真技术。计算机模拟与仿真技术不但可以节约新产品、工艺开发时间和费用，提高试验成功率，而且容易形成企业自主知识产权的工艺和产品。从国内外冶金企业的发展来看，其核心技术部分大部分来自于计算机模拟与仿真技术以及数据积累而形成的。

1.3 冶金过程计算机控制的现状

对冶金工业生产过程进行计算机控制是提高产品质量、降低成本、减少环境污染的必由之路，计算机控制系统已成为生产设备及过程控制等重要的组成部分，它代替人的思维成为冶金工业设备及工艺过程控制、产品质量控制的指挥和监督中心。冶金工业生产过程的计算机控制系统，随着计算机的进步、工业生产工艺过程控制要求的提高和生产管理的完善而不断发展。目前工业计算机控制系统按结构层次基本上划分为：直接数字控制（DDC）系统、监督控制（SCC）系统、集散型控制系统（DCS）、递阶控制系统（HCS）和现场总线控制系统（FCS）

等几种，其中DCS是融DDC系统、SCC系统及整个工厂的生产管理为一体的高级控制系统，该系统克服了其他控制系统中存在的“危险集中”问题，具有较高的可靠性和实用性。但是，为了进一步适合现场的需要，DCS也在不断更新换代，近年来，集计算机、通信、控制三种技术为一体的第5代过程控制体系结构，即现场总线控制系统，成为国内外计算机过程控制系统一个重要的发展方向。

1.4 计算机在冶金中的应用展望

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

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