轉爐合金配加系統(tǒng)自主開發(fā)

鄭 偉， 陳 勇， 李廷剛， 馬仲群， 孫建鵬， 毛 勇， 王大博

（五礦營口中板有限責任公司， 遼寧 營口 115000）

轉爐冶煉過程中，合金配加過程作為轉爐冶煉的最后環(huán)節(jié)，決定著前一道工序的成功與否，同時也直接影響著后一道精煉工序的冶煉難度與周期，在多方面影響著冶煉成本。傳統(tǒng)合金配加工藝主要以轉爐現(xiàn)場合金操作工人的操作經驗進行判斷，始終存在著成本偏高、實際成分與目標成分偏差較大等缺點。因此，需要一種能夠對合金配加量進行精確計算的合金配加系統(tǒng)，為現(xiàn)場合金配加量提供準確的量化指導方案，在減少合金配加工人操作負擔的同時降低成本，提高工藝精度。

1 合金配加系統(tǒng)的界面設計

圖1 登陸界面

合金配加系統(tǒng)的登陸界面，與主界面分別如圖1、圖2 所示。圖1 為登陸界面，用戶通過用戶名與密碼進行登陸，程序內部有用戶注冊功能。用戶權限分為管理員權限與普通用戶權限，以確保只有已經注冊的場內相關工作人員擁有使用權限及管理權限。

圖2 為合金配加系統(tǒng)主界面，界面的中的數(shù)據(jù)輸入主要由兩個DataGridView 數(shù)據(jù)展示控件導入。用于顯示材質終點成分要求的DataGridView 控件中的數(shù)據(jù)由access 數(shù)據(jù)庫調入，鑒于實際生產過程中使用的每一批合金的合金成分及價位都會存在部分差異，合金成分及成本數(shù)據(jù)需要時常變更，本程序的設計為，界面中顯示合金成分的DataGridView 控件中的數(shù)據(jù)由現(xiàn)場較為熟悉Excel 軟件調入，以方便煉鋼廠工程師定期更新合金成分數(shù)據(jù)。

圖2 合金配加系統(tǒng)界面

2 成本規(guī)劃與收得率的計算

2.1 單純形法優(yōu)化合金配比

在實際生產過程中由于合金的種類、價格、合金元素成分含量、有害元素成分含量等條件的不同，在相同條件下有會有多種不同的合金配比方案，不同方案之間合金成本存在有較大變動，筆者應用單純形法編寫的優(yōu)化程序對合金的配加進行線性規(guī)劃，在滿足實際鋼種合金需求的條件下選出成本最低的合金配比方案，以降低工藝成本。

單純形法作為求解線性規(guī)劃問題的最優(yōu)方法，其基礎思本思路：先從限制條件內部找出一個可行解，判斷該解是否為最優(yōu)解，如果為最優(yōu)解則停止計

算，若不是最優(yōu)解則尋找更好的解，反復執(zhí)行上述過程直至找出最優(yōu)解，或判斷該條件下無解[1]。單純形法的一般形式由目標函數(shù)與約束條件組成如公式（1）、公式（2）所示。

目標函數(shù)：

約束條件：

在求合金配比的最優(yōu)解時目標函數(shù)中的Z為合金總價，現(xiàn)場生產時合金成本最低Z取最小值。c1、c2、…、cn為合金1、合金2、…、合金n的單價，aij為合金j中元素i的單位增量，x1、x2、…、xn為合金1、合金2、…、合金n的用量均大于0，bi為鋼液中元素的限制條件。

以某鋼廠轉爐煉鋼車間2018 年12 月生產數(shù)據(jù)進行計算，使用合金配加系統(tǒng)后噸鋼成本可降低5 元。

2.2 BP 神經網絡算法預測合金收得率

合金收得率會受實際生產操作影響而發(fā)生變化，應用仿真擬合函數(shù)對合金收得率進行實時預測，可有效提高合金配加精度[2]。筆者選用BP 神經網絡算法對合金收得率進行預測。由現(xiàn)場經驗可得，在脫氧劑使用制度相同的情況下，合金收得率主要由終點C 含量、Si 含量、氧含量，終點出鋼溫度決定。筆者以上述4 個變量為輸入變量x，以合金元素收得率為輸出變量y，通過BP 神經網絡算法訓練仿真預測函數(shù)[2]。統(tǒng)計得預測函數(shù)預測結果的最大誤差小于3.5%低于原操作誤差。

3 結論

1）本程序設計了適用度較高的數(shù)據(jù)引用方式，直接引入Excel 表格作為數(shù)據(jù)源，方便了數(shù)據(jù)的維護與更新。

2）應用單純形法對合金成本進行線性規(guī)劃，得出最佳配比，經計算得噸鋼成本降低5 元。

3）應用BP 神經網絡算法訓練的仿真預測函數(shù)對收得率進行預測，收得率預測結果最大誤差小于3.5%，低于原操作誤差。