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浅谈过程数学模型在冶金中的应用

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浅谈过程数学模型在冶金中的应用

钢铁工业发展的重要性使得冶金中自动化程度越来越高,冶金过程数学模型的发展也随之而来,它在冶金中的重要性及优越性也越来越显著。

标签:冶金数学模型优越性

0 引言

中国冶金自动化产业伴随着现代化钢铁的发展而迅速发展。在当代,自动化是工业化的重要标志。我国钢铁工业经过几十年的发展,主体工艺设备不比国外差,最主要区别是在信息化和自动化方面,即冶金过程数学模型不够完善。我们知道一个国家钢铁工业的发展状况也反映其国民经济发达的程度。钢铁工业发展的重要性,使得产生了一系列的冶炼过程数学模型来指导高炉的顺行。冶金过程控制数学模型是冶金反应工程学的核心和主要内容,随着信息技术和自动化与生产工艺的紧密结合,钢铁生产中自动化程度得到了大幅度提高。能使冶金过程的监测控制装备水平得到了提高的是冶金过程数学模型软件的开发、建模和投入冶金过程计算机监控系统及工艺参数监测运行。它使我国冶金技术得到了一个可喜的进步。冶金过程数学模型是根据冶金过程遵从基本规律,建立起数学模型,用它描述冶金过程对冶金是十分有益的。

1 冶金过程数学模型分类

对描写单一过程或过程的某个方面的模型来说,有三种类型。①机理模型:对这类数学模型的建立,首先要进行深入细致的研究和理论探讨控制对象的物理化学过程。应用数学的表达式、图形或者算法表示出来,找到影响过程因素之间的关系,及得到这些数学的模型后,再用实际的数据进行验证,完善,采用分段处理的方式等。根据最基本的定律和原理来推导,其中在冶金中最基本的三个模型是未反应核模型,双核模型,表面更新模型,在这过程中确定权重系数或增加修订内容。②统计控制模型:这类模型是一种随机性模型,当工艺的条件发生了极大的变化时则需要对此模型进行重大的完善或者修改。建模时与工艺理论关系较少这类数学模型,回归方式建立起的数学表达式或者是图形都以自动控制的原理和现代数学理论为基础,是通过现场采集到大量与过程控制因素有关的数据。

③人工智能模型:它主要的依据是工艺的控制经验和相关的专家知识及理论,是一种基于规则的模型,它是一种将两种模型进行优化集合而生成新的模型,包括自动控制理论与现代数学理论等。高炉冶炼过程模型经历了由简到繁,由描述过程某一方面的模型到综合多种模型,形成高炉操作控制体系的过程。过程模型还有很多种类型,如有限元法,描述炉内气体流动状态的欧根向量方程以分析炉内气流的模型,气流与传热的过程模型;根据炉壁上测量的煤气静压力数据或根据炉顶在半径方向测量的煤气温度和成分以计算软熔带的位置和开关的模型等等。

2 建立数学模型的一般步骤

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