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氩氧精炼低碳铬铁是铁合金生产的新工艺,在冶炼过程中冶炼温度要比普通冶炼时高100℃以上,并且冶炼炉容比小,含硫等杂质高的原因,致使冶炼过程更容易发生喷溅事故。所以,在氩氧精炼铁合金过程中我们要重点预测和控制的是喷溅的发生问题。本文以AOD炉铬铁合金冶炼过程为具体研究对象,通过冶炼过程的特点研究如何预测和抑制喷溅的发生。首先分析了AOD炉喷溅的机理,通过一种喷溅的表征信号来预测喷溅发生的变量,使该特征值控制在正常冶炼的范围内,达到抑制喷溅目的。基于以上的目标,本文完成的主要研究内容如下:1.首先分析了AOD炉冶炼铁合金过程的工艺、流程和喷溅产生的机理原因,总结喷溅相关特征,根据专家经验和实际的喷溅获得图像数据,对炉口火焰图像进行图像预处理,研究了炉口火焰预处理较为合适的方法。2.对AOD炉口火焰的特征提取进行了研究。先将获得的冶炼过程图像分为正常工作和喷溅类别的图像,研究和对比了几种边缘图像提取和去噪方式。根据对图像的分析,结合火焰特点计算出5个特征量,通过与正常工作时进行对比,计算类间距离对5个特征量的分类能力进行排序,实验发现5个特征量对正常工作和喷溅的鉴别能力由大到小是最大灰度值、能量值、均值、平均灰度值、火焰丰度。利用决策层信息融合对得到的5个特征量进行权值赋予和融合,作为特征量对AOD炉的工作状态进行鉴别。3.由于AOD炉生产过程建立精确地参数模型较为困难,为此采用多规则的模糊控制思想,将图像特征值分为不同的区间范围,在利用不同分段分别控制氮氧流量、氧枪高度及泡沫抑制剂的加入量。仿真表明,虽然输出量对于AOD炉内的反应速度影响的不同,但是系统会在60S之内达到稳定,图像融合特征量稳定在正常区间范围之内。4.最后对抑制AOD炉喷溅过程的DCS控制系统进行设计,底层选用西门子公司的S7-300系列PLC,顶层的监控中心选择西门子公司的MP377-15型号的触摸屏。两层之间的通讯实时网络是通过PROFIBUS-DP和MPI总线完成的。重点设计了顶枪和底枪供气子系统和配料控制子系统,并给出了相应控制界面。