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上海大学炼钢教研室从1983年起研究开发转炉化渣音平监测技术，1988年通过冶金部技术鉴定。经过一系列重大的改进和完善后，该技术迄今已在宝钢、上钢、马钢、安钢、鞍钢等三十余家转炉炼钢厂推广应用。转炉化渣音平监测及数据采集系统包括以下几个部分：
音平化渣监测系统;
工艺参数采集系统;
转炉炼钢过程指导系统
转炉溅渣护炉技术是一项近年来出现的新技术，它通过喷枪将高压氮气以超音速流股的形式冲击炉渣，使含有大量高熔点颗粒的炉渣均匀地飞溅至转炉炉膛内壁，以保护转炉炉衬免受冶炼初期强酸性炉渣的侵蚀。该项技术在宝钢应用后，补炉次数比原来减少了90%以上，炉衬寿命提高了几倍，其经济效益不言而喻。从本实验室所进行的初步实验看，利用噪声检测的方法也可以检测溅渣的效果，从而可以指导在溅渣时调节气体流量和决定是否需要加入调质剂以取得最佳的溅渣效果。
计算机仿真技术的应用有助于深入认识冶金工业钢铁冶炼过程，提高转炉炼钢的自动控制水平。本工作开发建立了一个氧气转炉炼钢计算机仿真系统，主要应用静态控制工艺和音平控渣技术进行转炉吹炼的过程监控。计算机控制的主要目的是在转炉吹炼工作中实现稳定吹炼、严格控制吹炼终点的钢液成份和温度。本系统的静态模型经过300吨转炉实际数据验证，证明了其应用价值；音平控渣技术的应用，使系统可通过检取音平化渣图象判断吹炼状况和指导造渣操作，从而提高终点命中率。系统软件采用可视化编程技术，在Windows 环境下运行并具有友好的用户界面。该系统既可在实验室环境下模拟转炉炼钢过程进行教学和培训，也可用于工厂环境下的过程监控。
直流电弧加热的机理有助于认识直流电弧的传热特点，提高加热效率，改进工艺以及保证直流电弧炉高效运行。本研究工作采用控制容积法，根据连续性方程、能量方程和动量方程建立了柱坐标系下二维轴对称直流电弧传热特性模型。并将等参元变换方法运用到控制容积法中，使其能处理曲线边界。模型中考虑了电弧的冲击力对熔池表面的作用，并采用非稳态变物性参数，从整体上模拟热量传递过程，在求得钢液和渣层温度场的同时，也得到了电弧和其它导热体的温度分布和变化。在实验室进行小型直流电弧炉的试验验证了计算模型的合理性，测定得到的温升曲线与计算结果具有相似的特点。利用所建立的模型计算了直流电弧炉在不同工况条件下的不稳态温度场以及电弧的加热效率，此外还对计算结果进行了验证。
直流电弧炉向大容量超高功率发展的同时，也出现了一些问题。其中之一是电弧偏弧。在大型直流电弧炉上，电磁偏弧对超高功率的发挥和设备使用的寿命等方面造成极为不利的影响，从而成为实现技术经济指标和总体性能的一个限制因素。本研究报告对国内外迄今在偏弧机理研究和技术开发等方面所作的工作进行了回顾，并对各种防偏纠偏措施的效果、不足之处进行了简要的评述。为了更全面地考虑电炉炉壳的屏蔽效应，本文中引入了炉壳外介磁媒质之平均相对磁导率，导出了柱壳和球壳在均匀外磁场下屏蔽系数的解析表达，并将其与均匀场和非均匀场下的数值解进行了比较。根据电弧弧柱在微元电流的相互作用下受挤压以及空间载流导线在电弧区所造成电磁力动态平衡的原理，建立了研究直流电弧偏弧和顶电极倾动控弧的模型，并在计算机上作了仿真实验研究。在此基础上提出了倾动顶电极控弧方法和装置的专利技术。
八十年代以来炼钢电弧炉在降低生产成本方面的一个重要措施是用天然气、重油和煤炭等相对廉价的一次能源部分取代电能。但是为了充分回收利用经过二次燃烧后排气中的显热，废钢预热作为提高热效率和改善工艺性的另一项重要措施是不容忽视的。一些预热效率高、污染低的电弧炉废钢预热技术得到开发和应用，其中成功地进入工业性生产的有窑炉连续加热式的
CONSTEEL 工艺和采用竖式废钢预热器的 FUCHS工艺。竖式废钢预热器独特的优点正越来越受到重视，一些国家的钢铁业在开发新型炼钢电弧炉中溶入了这一技术。 根据废钢预热的数学模型和利用实验结果得出的计算传热系数及物性参数的方法，采用计算机仿真计算废钢预热温度随时间的变化。进入预热区的随时间变化的炉气流量和温度可以取自实测数据，也可以根据吹氧流量和野风流量进行推算。电弧炉工艺过程模型与计算机仿真
现代炼钢电弧炉工艺和装备的革新需要更全面准确地了解整个工艺过程中各操作参数的关系和变化. 由于冶金过程的复杂性、设备规模大、运行费用高的特点，难于通过大量的试验来取得研究工艺过程所必要的数据。一种经济而有效的方法是以计算机为工具、通过静态的和动态的模型分析对工艺过程进行数学仿真，对工艺参数进行预测、诊断和优化。
介绍超声检测技术在高温冶金中应用的最新成果，如刚包内钢液深度与夹杂物检测，钢液凝固过程中固液相界面位置的确定，冶金工业炉炉壁厚度测量，连续测量钢水温度，以及本试验室在超声波检测技术应用研究方面所做的初步工作，包括根据理论计算和实验研究后提出测量炉壁厚度的两种方法：反射法和波导棒法，以及对高炉主沟熔损超声测试超声测试技术的可行性研究。
分析比较自动检测混铁车内液位渣厚的几种方案（接触式超声波法、非接触式电磁超声法、大功率非接触式超声波法、移动电极法等）确定根据移动电极法原理设计制作了实验室的液位渣厚自动测试系统。该系统由直流电机通过链条带动装有液位渣厚探头测杆升降，测杆升降距离由光电检测装置测量并经A/D板进入计算机进行数据处理后，在屏幕上显示渣面位置、渣层厚度和熔渣/铁水界面位置。该测试系统能达到的测量精度为 10mm。
高炉热状态的判断与预测是高炉操作过程中不可或缺的环节。其中铁水的硅含量既反映了生铁的质量，又表征着高炉热状态及其变化，因而对于高炉操作稳定顺行极为重要。这类状态数值的预测以往依靠经验识别。本课题通过对一座750立方米高炉的计算机集散系统DCS的剖析及对高炉热状态统计模型和神经网络模型的研究，初步建立起以人工智能为基础的分析和预测方法，开发了反馈式人工神经网络预测模型。在所建立的逻辑推理网络内构造BP反向推理法，并通过对模式的训练获取信息，对高炉热状态的主要指标
– 铁水含硅量以高于85%的命中率进行预报。经DCS的数据采集及协议通讯可实行在线预测，提示人们及时采取响应的操作措施，以保证高炉操作稳定顺行，生产出合格的低硅生铁。
上海大学材料学院、
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