一种烧结配料计算模型的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种烧结配料计算模型。
【背景技术】
[0002] 钢铁工业还在飞速发展，社会倡导坚持走可持续发展道路，因此，提高钢铁工业的 质量和效益已成为钢铁企业发展战略。由于国际市场铁矿石的价格不断变化，国内钢铁企 业会对铁矿石的种类和配比做出调整。在铁矿石的种类和品位改变的情况下，用什么样的 配料方案进行配料，能够提高烧结矿的质量，降低成本，对于钢铁工业具有重要的意义。
[0003] 烧结配料是烧结生产的第一道工序，配料方案的好坏将直接影响烧结矿的质量， 进而影响高炉炼铁生产。目前烧结配料的计算方法主要分三种：
[0004] 1、经验试凑法结合简易理论计算法。该方法简单、有效，尤其适用于我国特有的原 料多而杂，供应不稳定的工况。该方法改进了操作工人工设定各台秤的设定值的方法，配料 控制可按照成分控制目标按照配比调整生产。但其人为干扰因素多，经常需要多次经验凑 试，人为调整的变化往往赶不上原料成分的波动、特殊物料的控制、配料设备的误差及成品 成分的偏差。
[0005] 2、线性规划及回归分析技术。该方法是按照理想的配料的目标成分要求，寻求各 物料的精确配比求解。该方法在物料品种数量较少，原料供应能保证的情况下可以实现。 但针对我国的特有的情况，配料的品种繁多，变量太多，必须将内部部分矿种的配比进行给 定，才能得出需要的配比方案，但有时容易因为缺料等特殊情况无论如何都无法满足成分 需求。
[0006] 3、专家数据库的迭代搜索分析法。配料优化专家系统为协同式专家系统，该系统 采用先进的数据库管理技术，收集参与配料的各种原料成分分析数据、成品矿成分预测及 化验数据、过程历史数据、以及控制输出数据等，形成庞大的专家数据库；然后根据专家数 据库及相应关联规则进行迭代搜索分析，自动搜索参与配料的原料优化配比方案；最后根 据选用的配比方案及预测跟踪的结果、成品分析的数据修改关联规则以进一步优化配比方 案。
[0007] 该方案的关键在于专家数据库的建立、迭代搜索的关联规则的建立。初始专家数 据库的建立为人工设定的初始数据及数据采集的参数，包括：各种物料的原始成分、参与配 料的物料品种读取，初始配比的选用、各种选用物料配比可选用的范围、每次优化配比的数 据变化尺度、运算周期的设定、每个运算周期的配比搜索次数、合理性分析、各物料的下料 量、跟踪时间的确定、成品化验结果及检验时间等。迭代搜索的关联规则的总原则是将所有 物料按照专家经验及物料成分进行分类以决定初始配比及调整策略。物料包括铁原料、熔 剂、镁石、燃料及特殊物料（炉渣、富矿等）。
【发明内容】
[0008] 为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种烧结配料计算模型，优化算法， 根据原料配比与烧结矿性能、成分之间的关系，原料的配比通过模型进行优化，以满足化学 成分及冶金性能，满足高炉的冶炼要求。
[0009] 为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
[0010] 一种烧结配料计算模型，包括以下步骤：
[0011] 1)对配料的上下限及各化学成分上下限进行约束，以铁品位和碱度为目标的计算 模型：
[0012] 在配料过程中，以烧结矿矿的铁品位Tfe、碱度R、二氧化硅SiO2、氧化钙CaO、三氧 化二铝Al2O3、氧化镁MgO为参考指标，目标铁品位Tfe计算公式：
[0013]
【主权项】
1. 一种烧结配料计算模型，其特征在于，包括以下步骤： 1) 对配料的上下限及各化学成分上下限进行约束，以铁品位和碱度为目标的计算模 型： 在配料过程中，以烧结矿矿的铁品位Tfe、碱度R、二氧化硅SiO2、氧化钙CaO、三氧化二 铝Al2O3、氧化镁MgO为参考指标，目标铁品位Tfe计算公式：
烧结矿中TFe成分百分比含量=2Xi*ATFei (2) 绕结矿去烧损去水后百分比含量=2Xi* (IOO-Ailg) *(100-AiH2Q) (3) 式（2)、式⑶中：Xi表示第i种原料的配比；ATFei表示第i种原料中TFe成分所占百分 比；Ailg表示第i种原料的烧损所占百分比；A iH2()表示第i种原料中所含水分所占百分比； 二氧化硅SiO2、氧化钙CaO、三氧化二铝Al2O3、氧化镁MgO计算公式与式（1)、式（2)、式 (3)相同； 碱度计算公式为： f (R) = f (CaO)/f (SiO2) (4) 2) 采用模糊理论，建立模糊的满意度函数；在配料过程中，根据配料的特点和工艺要 求，分别建立了烧结矿的铁品位满意度函数和碱度满意度函数；在实际混合配料过程中，设 m ,3为烧结矿铁品位和碱度工艺设定值；由于烧结过程是一个十分复杂的过程，烧结 矿的铁品位和碱度允许波动，设dTFe;s和d Ks为烧结矿碱度的允许波动值；其目标满意度函数 及综合满意度函数可以表示为：
S - ω TFesTFe+ ω RSR O 式（5)中： fTFes(x)是配比X = [X1, χ2,…，xn]通过公式⑴计算出的全体TFe i十算值，ATfesmin和 ATf_ax则分别是全铁设定的最小值与最大值； 式（6)中：fKs(X)是配比X = [X1, X2,…，xn]通过公式⑷计算出的全体Rs计算值， AEsminiB A 分别是碱度设定的最小值与最大值； 式（7)中：OtfJp ω κ为全铁和碱度满意度函数权重； 3) 再次设立惩罚函数，构建适应度函数： 添加配比和约束惩罚项、单种原料配比约束惩罚项、化学成分约束惩罚项； 利用综合满意度函数构建适应度函数，适应度函数fit : fit = S-r〇R〇-r Jfr2R2 (8) 式⑶中，S表示综合满意度函数；Rtl表示配比和约束惩罚项；R1表示单种原料配比约 束惩罚项；R2表示化学成分约束惩罚项；r 为约束条件的惩罚权重； 配比和约束惩罚项Rtl计算公式： R0= (Xxi-I)2 (9) 式（9)中Xi表示第i种原料的配比； 单种原料配比约束惩罚项Rl计算公式： R1= Σ (x j-g)2 (10) 式（10)中Xi表示第i种原料的配比；g为过程量，即当x i在其约束的上下限范围之内 时g = Xi;当X i超出上限时，g为上限；当X i超出下限时，g为下限； 化学成分约束惩罚项馬的计算式： R1= Σ (目标元素计算值-b) 2 (11) 式（11)中b为过程量，即当目标元素计算值在其约束的上下限范围之内时，b就为计 算值；当目标元素计算值超出上限时，b为上限；当目标元素计算值超出下限时，b为下限； 目标元素包括 TFe、R、Si02、CaO、A1203、MgO ; 4) 进行算法迭代： 随机生成若干组配比，通过适应函数来计算其每组配比的适应值，并比较出个体最优 配比pbest和全局最优配比gbest ;在个体最优配比与全局最优配比的引导下更新每组配 比，并最终得到满足一切约束的最优配比；更新配比的计算公式： 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次迭代时的配比XiGO的具体配比表示为 Xi(k) = [Xil (k)，Xi2 (k)，…，xin(k)];相应的更新速度为 ViGO = [Vil (k)，Vi2 (k)，…， vin(k)] ;rl，r2为[0，1]区间内两不同的独立随机数；cl，c2是[0,4]区间内的常数，分别 反映配比的局部搜索能力和全局搜索能力，ω是惯性系数，表示配比当前搜索状态的影响， 取值范围为[〇，1] ;k次迭代的个体最优值PbestiGO和全局最优值gbest (k)由适应度函 数值确定。
2.根据权利要求1所述的一种烧结配料计算模型，其特征在于，步骤4)中所述的式 (12)的榴神紊翁ω计笪公式为，
式（15)中，ω_，Comin分别为惯性系数ω的最大值和最小值，iter和itermax分别为 当前迭代次数和设定的最大迭代次数。
【专利摘要】本发明涉及一种烧结配料计算模型，对配料的上下限及各化学成分上下限进行约束，以铁品位和碱度为目标的计算模型；采用模糊理论，建立模糊的满意度函数；在配料过程中，根据配料的特点和工艺要求，分别建立了烧结矿的铁品位满意度函数和碱度满意度函数；再次设立惩罚函数，构建适应度函数；进行算法迭代。优点是：随机生成若干组配比，通过适应函数来计算其每组配比的适应值，并比较出个体最优配比和全局最优配比。并在个体最优配比与全局最优配比的引导下更新每组配比，最终得到满足一切约束的最优配比。实现了对原料的配比优化，满足了化学成分及冶金性能，满足了高炉冶炼要求。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104680012
【申请号】CN201510086884
【发明人】孙荻, 李俭, 戴金辉, 刘宏, 孙金良
【申请人】辽宁中新自动控制集团股份有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月25日