PS转炉铜铳吹炼过程冷料添加操作优化的研究与应用

论文摘要

冷料添加操作是铜锍吹炼生产过程中的关键操作，其操作制度直接影响粗铜的产量和质量。由于吹炼过程是一个大滞后、弱鲁棒性的非线性系统，其机理十分复杂，传统的策略难以实现操作的优化。目前冷料添加操作仅凭借人工观察熔体温度，结合个人经验进行，难以实现合理添加操作。针对上述问题，设计操作优化模型，开发转炉操作优化指导系统，以实现冷料添加操作的优化和指导。论文介绍了铜锍吹炼过程机理和特点，分析了目前冷料添加操作的现状和存在的问题。通过研究铜锍吹炼过程机理和剩余热经验计算，结合生产历史数据，采用系统辨识方法，建立了剩余热计算的热量衡算模型和经验回归模型。在此基础上，通过分析热量衡算模型和经验回归模型的特点，采用组合预测思想，提出剩余热组合预测模型，预测吹炼剩余热。根据预测的剩余热，应用改进遗传算法获得整个吹炼过程的冷料添加种类和添加量；在此基础上，结合吹炼过程机理知识和冷料添加操作专家经验，建立前向推理专家系统，推理得到吹炼过程中当前时刻是否需要添加冷料、冷料添加种类和添加量，从而实现冷料添加操作指导。最后，开发了转炉操作优化指导系统，实现冷料添加操作指导，对生产过程进行实时状态监测，并建立生产数据库，对复杂的生产数据进行综合管理。系统投入运行后，冷料平均处理量提高了9.98％，粗铜平均产量提高了6.0％，工业运行结果证明了方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 铜锍吹炼研究现状
• 1.2.1 铜锍吹炼工艺计算
• 1.2.2 铜锍吹炼过程数学模型
• 1.2.3 智能优化方法在铜锍吹炼过程的应用
• 1.3 研究内容及论文结构
• 第二章 吹炼过程机理分析
• 2.1 铜锍吹炼基本原理
• 2.2 铜锍吹炼工艺简介
• 2.3 冷料添加操作
• 2.4 冷料添加操作优化指导系统设计
• 2.5 小结
• 第三章 铜锍吹炼剩余热预测模型
• 3.1 铜锍吹炼热量衡算模型
• 3.1.1 理论热平衡计算
• 3.1.2 铜锍吹炼热量衡算模型
• 3.1.3 模型仿真
• 3.2 铜锍吹炼剩余热计算经验回归模型
• 3.2.1 剩余热经验计算
• 3.2.2 剩余热经验回归模型
• 3.2.3 模型仿真
• 3.3 剩余热组合预测模型
• 3.3.1 集成建模与组合预测
• 3.3.2 组合预测模型及仿真结果
• 3.4 小结
• 第四章 转炉冷料添加操作优化
• 4.1 冷料组合优化模型
• 4.1.1 冷料添加优化问题
• 4.1.2 组合优化算法选取
• 4.1.3 遗传算法原理
• 4.1.4 遗传算法的改进
• 4.1.5 基于改进遗传算法的冷料添加优化
• 4.2 操作优化规则模型
• 4.2.1 专家系统简介
• 4.2.2 规则模型结构
• 4.2.3 知识库的设计
• 4.2.4 推理机制
• 4.3 冷料添加操作优化模型
• 4.4 小结
• 第五章 操作优化指导系统开发及应用
• 5.1 系统概述
• 5.1.1 开发平台
• 5.1.2 功能设计
• 5.1.3 数据通讯及实现
• 5.2 系统实现
• 5.3 系统实际工业应用
• 5.4 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果