1、在冶金自动化中运用人工智能技术的重要作用
冶金工业是一项与传质、传热以及复杂化学反应相关的工业生产过程，冶金产品生产控制冶炼过程很难按照一般数学模型进行设计，运用人工智能技术以后配料、烧结、高炉等过程得以实现智能化控制，对于冶金产品生产的作用主要如下：一是提高了产品质量，通过采用炉气连续分析动态控制系统和副枪测温系统提高终点控制命中率，这样以来将大幅度减少补吹工作，因此钢的清洁度和钢水质量都会得到明显改善；二是降低了冶金产品的生产成本，一方面人工智能技术的广泛应用代替了一次性副枪定氧、定碳探头的消耗，另一方面，利用人工智能快速分析数据的特点，使得煤气回收率提高；三是提高了金属物质的回收利用率，吹氧制度和加料制度的改变使得渣中氧化铁的含量得到控制，同时补吹过程的减少也降低了渣中氧化铁的含量；四是人工智能技术使得冶金生产实现了动态化的控制，这将有效节约不必要的冶炼时间消耗，同样的生产时间内将有可能生产出更多的产品。
2、冶金智能化的进展
2.1冶金专家系统
专家系统已在冶金工业生产中获得十分普遍的应用。美国、德国、日本、印度和中国等国都开发和应用了许多先进的高炉系统，已把专家系统技术用于高炉建模、监控与诊断等，例如，建立基于多核学习的高炉自动化框架、基于Volterra级数的高炉系统数据驱动建模、高炉热风炉流量设定、高炉炉温预测、铁水含硅量预报、数据采集处理、布料状态评估、炉况分析与监控、诊断与决策支持等专家系统，实现高炉炼铁过程的智能化。高炉热风炉流量设定及控制专家系统可以解决人工难以控制的对热风炉加热的煤气和空气量的修正，实现热风炉燃烧控制的全自动化，并可为高炉提高风温创造条件，实现热风炉的全自动烧炉及在线控制。高炉诊断与监控专家系统也已经有所应用。例如，基于数据挖掘技术的高炉分析与诊断专家系统，就是结合高炉工艺生产特点，运用炼铁工艺的计算模型和数理统计原理开发的符合自身特点的炉况分析与监控系统。实践证明，该系统能准确反映高炉生产操作与运行情况，为工人提供有效的操作指导，提高高炉各项指标，保证高炉稳定运行，实现低硅冶炼和出铁管理等。高炉数据采集与处理专家系统也获得成功应用。利用知识与数学建模相结合方法建立的炼钢成分设计专家系统，根据用户的输入信息，利用经验和启发性知识，生成符合用户产品质量要求的炼钢目标成分，再利用生成的炼钢目标成分预测成品的力学性能，并通过轧制中钢显微组织演变的数学模型对目标成分进行评估，得到热轧产品的力学性能。该系统能够协助工程师快速确定满足客户特殊要求的炼钢目标成分并优化热轧工艺，从而提高新产品的开发效率。专家系统还广泛应用于冶金生产的其他领域，如转炉氧枪吹炼、炉外精炼、铁水脱硫、烧结矿配料优化、链条炉控制策略、冶金工厂设计、焊接工艺设计、冶金机械故障诊断、铝电解槽参数优化与控制等。
2.2冶炼和轧制过程智能控制
模糊逻辑、人工神经网络、进化计算及其集成智能化模型，已在冶金工业生产中获得，包括对冶金生产过程的建模和控制等。这些“软计算”已经用于轧钢产品质量建模、加热炉温度控制、电弧炉钢温控制、高炉炉顶压力控制、半固态镁合金板带双辊连铸控制、铝轧机双机架自适应张力控制、碳钢冷轧机煤气加压站控制、套窑温度均衡控制、铝电解厂排烟控制、转炉煤气温度控制、烧结过程控制等。这方面的应用有基于神经网络与进化算法的钢温控制、广义动态模糊神经网络用于铝电解预测、套筒窑温度均衡模糊控制、基于神经网络的连铸板坯质量在线诊断等系统，以及冶金工人肺尘病的人工神经网络建模、基于神经网络的转炉炼钢终点控制和基于遗传算法的纯铁粉末冶金生产等。采用分层模糊神经网络对轧钢产品质量进行建模，建立热连轧生产过程的关系模型，并用预处理后的数据进行训练和校验，可以提高产品质量和企业经济效益。基于神经网络和模糊控制的粉末冶金烧结炉温度控制系统，充分利用模糊控制的推理功能和神经网络的记忆和学习功能，仿真实验及现场测试结果表明，模糊神经网络用于粉末冶金烧结炉温度控制，具有优良的动态性能和较高的稳态精度，较传统控制方案具有明显的优越性，能够很好地满足粉末冶金工艺的要求。开发模糊控制算法对冷轧板形进行反馈控制是另一个成功案例。冷轧板形反馈控制系统中，对工作辊的乳化液分段冷却控制至关重要。为此，考虑板形在空间和时间上的变化，采用绝对板形偏差、时间上波动的板形偏差和空间上波动的板形偏差3部分偏差，设计了乳化液分段冷却模糊控制算法，计算板形缺陷严重程度的隶属度值，并依此来确定乳化液分段冷却喷嘴的开闭状态。采用模糊控制算法的乳化液分段冷却控制系统鲁棒性强，适用于非线性和滞后系统的控制。算法考虑了板形在空间和时间上的变化，具有一定的板形预测功能，能够更好地控制并减少高次板形缺陷或残余板形误差，取得了良好的现场应用效果。
3、对于人工智能在冶金领域应用的思考
生产设备的自动化为冶金领域的进步提供了很大的帮助，但是冶金自动化领域仍然有着不小的困难需要克服。
3.1改变冶金企业结构，加强管理
冶金工业因其特殊性应该让国家与企业共同加快企业转型的步伐，这样才能够让冶金行业得到不断的发展，实现有效的保护环境，不浪费资源等问题，这样才能够在全球的冶金行业站到领先地位。除了改变企业结构之外，企业的领导与管理也应该更新换代，运用更加先进的管理方式对企业进行管理，就能够让企业的智能化与人性化进行的更加的彻底。
3.2完善系统
在冶金行业使用的系统都需要不断的完善过程中，才能够达到利益最大化的目的。关于冶金专家系统，可以尝试与网络技术结合，这样就能够形成新型的综合专家系统，不断的提升专家系统的能力。对于其他与计算机相联系的系统可以根据其特点与进化计算、神经网络等新技术结合，这样就能够建立新型的智能算法或者模型，让系统更高效的运行。
3.3关注冶金科学的研究，加快智能化的研究
随着科技的发展，想要让冶金能够有更好的发展必须要对此进行深入的研究，而智能化也是需要重点关注的内容。只有我国的企业拥有了具有自主产权的智能化系统，我们就能够将软件用于日常工作之中，只有这样我们才能够向国际的冶金软件领域前进。除了不断深入我国的研究之外，还应该关注全球冶金领域的新兴技术，这样才能够在此基础上让我过的冶金智能化水平提高，并且为向外国输出现今的冶金软件、设备做准备。
4、总结
冶金工业生产的总目标是“高效、高质、低成本、节能、环保”，人工智能技术在冶金生产中的应用也正是基于此进行的。运用人工智能技术给传统的冶金生产带来了巨大的改变，它通过改造炼钢控制和优化工艺流程使得大型设备生产效率提高，工人的劳动强度和产品的生产成本极大降低，提高了终点命中率，减少补吹次数和出钢质量。但人工智能技术的应用涉及多项环节，如何做好精准的模型建立、数据采集和自动控制是进一步需要攻克的难关，也是未来人工智能在冶金自动化中的应用的研究重点。
参考文献
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