一種燒結(jié)配料計(jì)算模型的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種燒結(jié)配料計(jì)算模型。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼鐵工業(yè)還在飛速發(fā)展，社會(huì)倡導(dǎo)堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展道路，因此，提高鋼鐵工業(yè)的 質(zhì)量和效益已成為鋼鐵企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。由于國(guó)際市場(chǎng)鐵礦石的價(jià)格不斷變化，國(guó)內(nèi)鋼鐵企 業(yè)會(huì)對(duì)鐵礦石的種類和配比做出調(diào)整。在鐵礦石的種類和品位改變的情況下，用什么樣的 配料方案進(jìn)行配料，能夠提高燒結(jié)礦的質(zhì)量，降低成本，對(duì)于鋼鐵工業(yè)具有重要的意義。
[0003] 燒結(jié)配料是燒結(jié)生產(chǎn)的第一道工序，配料方案的好壞將直接影響燒結(jié)礦的質(zhì)量， 進(jìn)而影響高爐煉鐵生產(chǎn)。目前燒結(jié)配料的計(jì)算方法主要分三種：
[0004] 1、經(jīng)驗(yàn)試湊法結(jié)合簡(jiǎn)易理論計(jì)算法。該方法簡(jiǎn)單、有效，尤其適用于我國(guó)特有的原 料多而雜，供應(yīng)不穩(wěn)定的工況。該方法改進(jìn)了操作工人工設(shè)定各臺(tái)秤的設(shè)定值的方法，配料 控制可按照成分控制目標(biāo)按照配比調(diào)整生產(chǎn)。但其人為干擾因素多，經(jīng)常需要多次經(jīng)驗(yàn)湊 試，人為調(diào)整的變化往往趕不上原料成分的波動(dòng)、特殊物料的控制、配料設(shè)備的誤差及成品 成分的偏差。
[0005] 2、線性規(guī)劃及回歸分析技術(shù)。該方法是按照理想的配料的目標(biāo)成分要求，尋求各 物料的精確配比求解。該方法在物料品種數(shù)量較少，原料供應(yīng)能保證的情況下可以實(shí)現(xiàn)。 但針對(duì)我國(guó)的特有的情況，配料的品種繁多，變量太多，必須將內(nèi)部部分礦種的配比進(jìn)行給 定，才能得出需要的配比方案，但有時(shí)容易因?yàn)槿绷系忍厥馇闆r無(wú)論如何都無(wú)法滿足成分 需求。
[0006] 3、專家數(shù)據(jù)庫(kù)的迭代搜索分析法。配料優(yōu)化專家系統(tǒng)為協(xié)同式專家系統(tǒng)，該系統(tǒng) 采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)，收集參與配料的各種原料成分分析數(shù)據(jù)、成品礦成分預(yù)測(cè)及 化驗(yàn)數(shù)據(jù)、過(guò)程歷史數(shù)據(jù)、以及控制輸出數(shù)據(jù)等，形成龐大的專家數(shù)據(jù)庫(kù)；然后根據(jù)專家數(shù) 據(jù)庫(kù)及相應(yīng)關(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行迭代搜索分析，自動(dòng)搜索參與配料的原料優(yōu)化配比方案；最后根 據(jù)選用的配比方案及預(yù)測(cè)跟蹤的結(jié)果、成品分析的數(shù)據(jù)修改關(guān)聯(lián)規(guī)則以進(jìn)一步優(yōu)化配比方 案。
[0007] 該方案的關(guān)鍵在于專家數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、迭代搜索的關(guān)聯(lián)規(guī)則的建立。初始專家數(shù) 據(jù)庫(kù)的建立為人工設(shè)定的初始數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)采集的參數(shù)，包括：各種物料的原始成分、參與配 料的物料品種讀取，初始配比的選用、各種選用物料配比可選用的范圍、每次優(yōu)化配比的數(shù) 據(jù)變化尺度、運(yùn)算周期的設(shè)定、每個(gè)運(yùn)算周期的配比搜索次數(shù)、合理性分析、各物料的下料 量、跟蹤時(shí)間的確定、成品化驗(yàn)結(jié)果及檢驗(yàn)時(shí)間等。迭代搜索的關(guān)聯(lián)規(guī)則的總原則是將所有 物料按照專家經(jīng)驗(yàn)及物料成分進(jìn)行分類以決定初始配比及調(diào)整策略。物料包括鐵原料、熔 劑、鎂石、燃料及特殊物料（爐渣、富礦等）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種燒結(jié)配料計(jì)算模型，優(yōu)化算法， 根據(jù)原料配比與燒結(jié)礦性能、成分之間的關(guān)系，原料的配比通過(guò)模型進(jìn)行優(yōu)化，以滿足化學(xué) 成分及冶金性能，滿足高爐的冶煉要求。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0010] 一種燒結(jié)配料計(jì)算模型，包括以下步驟：
[0011] 1)對(duì)配料的上下限及各化學(xué)成分上下限進(jìn)行約束，以鐵品位和堿度為目標(biāo)的計(jì)算 模型：
[0012] 在配料過(guò)程中，以燒結(jié)礦礦的鐵品位Tfe、堿度R、二氧化硅SiO2、氧化鈣CaO、三氧 化二鋁Al2O3、氧化鎂MgO為參考指標(biāo)，目標(biāo)鐵品位Tfe計(jì)算公式：
[0013]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種燒結(jié)配料計(jì)算模型，其特征在于，包括以下步驟： 1) 對(duì)配料的上下限及各化學(xué)成分上下限進(jìn)行約束，以鐵品位和堿度為目標(biāo)的計(jì)算模 型： 在配料過(guò)程中，以燒結(jié)礦礦的鐵品位Tfe、堿度R、二氧化硅SiO2、氧化鈣CaO、三氧化二 鋁Al2O3、氧化鎂MgO為參考指標(biāo)，目標(biāo)鐵品位Tfe計(jì)算公式：
燒結(jié)礦中TFe成分百分比含量=2Xi*ATFei (2) 繞結(jié)礦去燒損去水后百分比含量=2Xi* (IOO-Ailg) *(100-AiH2Q) (3) 式（2)、式⑶中：Xi表示第i種原料的配比；ATFei表示第i種原料中TFe成分所占百分 比；Ailg表示第i種原料的燒損所占百分比；A iH2()表示第i種原料中所含水分所占百分比； 二氧化硅SiO2、氧化鈣CaO、三氧化二鋁Al2O3、氧化鎂MgO計(jì)算公式與式（1)、式（2)、式 (3)相同； 堿度計(jì)算公式為： f (R) = f (CaO)/f (SiO2) (4) 2) 采用模糊理論，建立模糊的滿意度函數(shù)；在配料過(guò)程中，根據(jù)配料的特點(diǎn)和工藝要 求，分別建立了燒結(jié)礦的鐵品位滿意度函數(shù)和堿度滿意度函數(shù)；在實(shí)際混合配料過(guò)程中，設(shè) m ,3為燒結(jié)礦鐵品位和堿度工藝設(shè)定值；由于燒結(jié)過(guò)程是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，燒結(jié) 礦的鐵品位和堿度允許波動(dòng)，設(shè)dTFe;s和d Ks為燒結(jié)礦堿度的允許波動(dòng)值；其目標(biāo)滿意度函數(shù) 及綜合滿意度函數(shù)可以表示為：
S - ω TFesTFe+ ω RSR O 式（5)中： fTFes(x)是配比X = [X1, χ2,…，xn]通過(guò)公式⑴計(jì)算出的全體TFe i十算值，ATfesmin和 ATf_ax則分別是全鐵設(shè)定的最小值與最大值； 式（6)中：fKs(X)是配比X = [X1, X2,…，xn]通過(guò)公式⑷計(jì)算出的全體Rs計(jì)算值， AEsminiB A 分別是堿度設(shè)定的最小值與最大值； 式（7)中：OtfJp ω κ為全鐵和堿度滿意度函數(shù)權(quán)重； 3) 再次設(shè)立懲罰函數(shù)，構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù)： 添加配比和約束懲罰項(xiàng)、單種原料配比約束懲罰項(xiàng)、化學(xué)成分約束懲罰項(xiàng)； 利用綜合滿意度函數(shù)構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù)，適應(yīng)度函數(shù)fit : fit = S-r〇R〇-r Jfr2R2 (8) 式⑶中，S表示綜合滿意度函數(shù)；Rtl表示配比和約束懲罰項(xiàng)；R1表示單種原料配比約 束懲罰項(xiàng)；R2表示化學(xué)成分約束懲罰項(xiàng)；r 為約束條件的懲罰權(quán)重； 配比和約束懲罰項(xiàng)Rtl計(jì)算公式： R0= (Xxi-I)2 (9) 式（9)中Xi表示第i種原料的配比； 單種原料配比約束懲罰項(xiàng)Rl計(jì)算公式： R1= Σ (x j-g)2 (10) 式（10)中Xi表示第i種原料的配比；g為過(guò)程量，即當(dāng)x i在其約束的上下限范圍之內(nèi) 時(shí)g = Xi;當(dāng)X i超出上限時(shí)，g為上限；當(dāng)X i超出下限時(shí)，g為下限； 化學(xué)成分約束懲罰項(xiàng)馬的計(jì)算式： R1= Σ (目標(biāo)元素計(jì)算值-b) 2 (11) 式（11)中b為過(guò)程量，即當(dāng)目標(biāo)元素計(jì)算值在其約束的上下限范圍之內(nèi)時(shí)，b就為計(jì) 算值；當(dāng)目標(biāo)元素計(jì)算值超出上限時(shí)，b為上限；當(dāng)目標(biāo)元素計(jì)算值超出下限時(shí)，b為下限； 目標(biāo)元素包括 TFe、R、Si02、CaO、A1203、MgO ; 4) 進(jìn)行算法迭代： 隨機(jī)生成若干組配比，通過(guò)適應(yīng)函數(shù)來(lái)計(jì)算其每組配比的適應(yīng)值，并比較出個(gè)體最優(yōu) 配比pbest和全局最優(yōu)配比gbest ;在個(gè)體最優(yōu)配比與全局最優(yōu)配比的引導(dǎo)下更新每組配 比，并最終得到滿足一切約束的最優(yōu)配比；更新配比的計(jì)算公式： Vi(k+1) = ω Vi (k)+C^1 (pbesti(k)-Xi (k))+c2r2 (gbest (k)-Xi (k)) (12) Xi (k+1) = Xi (k)+Vi (k+1) (13) 式（12)、式（13)中，第k次迭代時(shí)的配比XiGO的具體配比表示為 Xi(k) = [Xil (k)，Xi2 (k)，…，xin(k)];相應(yīng)的更新速度為 ViGO = [Vil (k)，Vi2 (k)，…， vin(k)] ;rl，r2為[0，1]區(qū)間內(nèi)兩不同的獨(dú)立隨機(jī)數(shù)；cl，c2是[0,4]區(qū)間內(nèi)的常數(shù)，分別 反映配比的局部搜索能力和全局搜索能力，ω是慣性系數(shù)，表示配比當(dāng)前搜索狀態(tài)的影響， 取值范圍為[〇，1] ;k次迭代的個(gè)體最優(yōu)值PbestiGO和全局最優(yōu)值gbest (k)由適應(yīng)度函 數(shù)值確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燒結(jié)配料計(jì)算模型，其特征在于，步驟4)中所述的式 (12)的榴神紊翁ω計(jì)笪公式為，
式（15)中，ω_，Comin分別為慣性系數(shù)ω的最大值和最小值，iter和itermax分別為 當(dāng)前迭代次數(shù)和設(shè)定的最大迭代次數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種燒結(jié)配料計(jì)算模型，對(duì)配料的上下限及各化學(xué)成分上下限進(jìn)行約束，以鐵品位和堿度為目標(biāo)的計(jì)算模型；采用模糊理論，建立模糊的滿意度函數(shù)；在配料過(guò)程中，根據(jù)配料的特點(diǎn)和工藝要求，分別建立了燒結(jié)礦的鐵品位滿意度函數(shù)和堿度滿意度函數(shù)；再次設(shè)立懲罰函數(shù)，構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù)；進(jìn)行算法迭代。優(yōu)點(diǎn)是：隨機(jī)生成若干組配比，通過(guò)適應(yīng)函數(shù)來(lái)計(jì)算其每組配比的適應(yīng)值，并比較出個(gè)體最優(yōu)配比和全局最優(yōu)配比。并在個(gè)體最優(yōu)配比與全局最優(yōu)配比的引導(dǎo)下更新每組配比，最終得到滿足一切約束的最優(yōu)配比。實(shí)現(xiàn)了對(duì)原料的配比優(yōu)化，滿足了化學(xué)成分及冶金性能，滿足了高爐冶煉要求。
【IPC分類】G06F19-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104680012
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510086884
【發(fā)明人】孫荻, 李儉, 戴金輝, 劉宏, 孫金良
【申請(qǐng)人】遼寧中新自動(dòng)控制集團(tuán)股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年2月25日