一种炼钢-连铸界面衔接节能方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种炼钢‑连铸界面衔接节能方法及系统，该方法通过获取炼钢流程各阶段的运行数据，建立传搁阶段温降模型，并基于传搁阶段温降模型以及节能目标函数，获得转炉阶段和LF精炼炉阶段的最佳温度差，最后根据转炉阶段和LF精炼炉阶段中的操作量与温度升降匹配关系，使用强化学习方法获得炼钢流程的最优操作量组合，解决了现有技术由于没有综合考虑工序内部反应与炼钢流程之间的衔接关系，导致无法达到流程的最优衔接节能效果的技术问题，通过定义整个炼钢流程的序参量—温度，并利用炼钢‑连铸流程各阶段温度变化值最小获得炼钢流程能耗衔接最小，有效地将炼钢流程中的工序和界面衔接起来，综合考虑了工序内部反应与炼钢流程之间的衔接关系。

An Energy-saving Method and System for Interface Connection between Steelmaking and Continuous Casting

【技术实现步骤摘要】
一种炼钢-连铸界面衔接节能方法及系统
本专利技术涉及炼钢节能
，特别涉及一种炼钢-连铸界面衔接节能方法及系统。
技术介绍
炼钢厂炼钢-连铸是一个间歇性出钢水、周期性加料和周期性出钢坯过程，在高温、高压、高尘等恶劣环境下发生复杂物理化学反应的生产过程，具有大时滞、强耦合、强非线性等特点。“界面”是相对钢铁生产流程中烧结、炼铁、炼钢、连铸、热轧、冷轧等独立的生产工序而言，链接两相邻工序的衔接部分，随着“高效率、低成本洁净钢平台集成技术”和钢铁工业“智能制造”的提出，炼钢生产过程的动态运行及其效率和稳定性越来越重要在炼钢厂的相关研究中，单体工序的研究已经比较成熟，工序内部节能及工艺优化已经得到充分发展，尤其是自动化技术的引入和规范化的管理，使单体工序已经趋于标准化生产，单体工序内部的工艺优化和节能潜力接近饱和。而炼钢-连铸界面技术方面的研究相对比较有限，主要是以满足生产过程的基本需求为目标，研究炼钢厂整体工序衔接节能的问题，尚缺乏以整个生产过程的“动态-有序-协同-稳定”为目标的研究，尤其是针对炼钢厂动态运行时的相关研究还处于前期。具体地，现有炼钢-连铸界面研究主要分为单体工序的优化控制、钢包的热状态管理、转炉连铸生产排程动态调度，均从单体工序或者装置间衔接的角度进行优化。如以下专利：CN102323755A一种炼钢车间钢水加工节奏的控制方法申请号CN201110233365.5申请日2011.08.15申请公布号CN102323755A申请公布日2012.01.18该专利提出了一种炼钢车间钢水加工节奏的控制方法。通过考虑实际生产中的工艺约束，以降低钢水热能损失量为指标，得到炼钢车间钢水加工节奏控制工艺。该专利从机器设备调度的角度进行控制，使生产准时化，降低断浇次数，提高生产设备利用率，可在短时间内根据新的生产环境产生新的生产方案，应对突发事故，从而实现对钢水动态加工节奏的控制。但该专利仅从设备动态调度考虑，减少钢水在工序间的等待，减少钢水热量损失，达到节能降耗，没有综合考虑工序内部反应与炼钢流程之间的衔接关系，无法达到流程的最优衔接节能效果。CN102880939A一种炼钢厂钢包精细化管理方法申请号CN201210358323.9申请日2012.09.20申请公布号CN102880939A申请公布日2013.01.16该专利提出了一种炼钢厂钢包精细化管理方法。通过在钢包周转过程中动态维护总体信息、能耗相关信息和安全相关信息，为进行精确的温度补偿提供依据，为进行安全的投用钢包提供决策，进而提高炼钢厂钢包的精细化管理水平。该专利实现钢包的精细化管理，从而减少钢包的空包保温时间，节约煤气用量，精确控制钢水温度，稳定浇注温度，实现恒拉速浇注，改善铸坯质量。该专利虽然通过对钢包的精细化管理，为进行精确的温度补偿提供依据，但是仅考虑钢包对钢水运转过程中的温度损失，无法与工序装置协同优化，不能实现炼钢-连铸过程最优控制。CN106363149A炼钢连铸钢水过程温度动态控制系统及控制方法申请号CN201510440413.6申请日2015.07.24申请公布号CN106363149A申请公布日2017.02.01该专利技术提出了一种炼钢连铸钢水过程温度动态控制系统及控制方法。包括L3生产计划模块，L3过程温度计算模块，L3工位生产实绩管理模块，L2工位生产、温度控制模块，L2生产实绩管理模块，通过各模块的联合调控，实现各工位终点温度的精确控制，从而根据生产计划的执行情况控制钢水温度，保证生产节奏。该专利技术仅考虑各工序单独运行时的温度控制，没有综合考虑钢包对钢水运转过程中的温度损失，无法实现对工序装置的温度实时控制，从而不能实现炼钢-连铸过程最优的衔接节能。CN105204333A一种提高钢铁企业能源利用率的能耗预测方法申请号CN201510532778.1申请日2015.08.26申请公布号CN105204333A申请公布日2015.12.30该专利提供了一种提高钢铁企业能源利用率的能耗预测方法。该专利采用带有误差反馈校正学习的神经网络算法进行预测，并采用自适应调节学习率及基于时变权重的参数组合优化方法进行预测优化，充分考虑各工序的能源消耗特点，提高了能源使用效率，降低了能源成本，进而降低了总生产成本。该专利从炼钢流程能源物质消耗的角度切入，通过分析工序能源消耗特点，运用改进神经网络进行能耗预测，但没有结合炼钢流程实时运行数据整体考虑，无法实现炼钢流程的精细化衔接节能。综上所述，现有的技术都具有对应的缺陷，因此提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术提供的一种炼钢-连铸界面衔接节能方法及系统，解决了现有技术由于没有综合考虑工序内部反应与炼钢流程之间的衔接关系，导致无法达到流程的最优衔接节能效果的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出的一种炼钢-连铸界面衔接节能方法包括：获取炼钢-连铸流程各阶段的运行数据，所述炼钢-连铸流程包括转炉阶段、转炉至LF精炼炉传搁阶段、LF精炼炉阶段、LF精炼炉至连铸机传搁阶段以及连铸阶段；基于钢包传热机理，并运用查阅机理参数建立转炉至LF精炼炉传搁阶段温降模型以及LF精炼炉至连铸机传搁阶段温降模型；基于所述转炉至LF精炼炉传搁阶段温降模型、所述LF精炼炉至连铸机传搁阶段温降模型，以及预设的炼钢-连铸流程节能目标函数，获得所述转炉阶段和LF精炼炉阶段的最佳温度差；基于转炉阶段和LF精炼炉阶段的最佳温度差，以及根据转炉阶段和LF精炼炉阶段中的操作量与温度升降匹配关系，使用强化学习方法获得炼钢-连铸流程的最优操作量组合。进一步地，转炉至LF精炼炉传搁阶段温降模型以及LF精炼炉至连铸机传搁阶段温降模型分别为：其中T2为转炉至LF精炼炉传搁阶段的钢水内部温度，T0为转炉出站环境温度，T0′为精炼炉出站环境温度T0，T1为转炉出站温度，T4为LF精炼炉至连铸机传搁阶段的钢水内部温度，T3为LF精炼炉出站温度，h底为钢水与底部的对流换热系数，X底为钢水底部表面积，σ表面为等效修正后的“辐射换热系数”，X表面为钢水表面面积，h四周为钢水表面的对流换热系数，X四周为钢水与四周的接触面积，τ为钢水运输任一时刻，C为钢水的定压比热容，取值为450J/(kg·℃)，M为钢包内钢水的质量。进一步地，基于转炉至LF精炼炉传搁阶段温降模型、LF精炼炉至连铸机传搁阶段温降模型，以及预设的炼钢-连铸流程节能目标函数，获得转炉阶段和LF精炼炉阶段的最佳温度差包括：预设炼钢-连铸流程节能目标函数，具体为：其中，T为炼钢-连铸流程各阶段温度差，T1为转炉出站温度，T2为转炉至LF精炼炉传搁阶段的钢水内部温度，T3为LF精炼炉出站温度，T4为LF精炼炉至连铸机传搁阶段的钢水内部温度，T5为连铸机出站温度；基于炼钢-连铸流程节能目标函数，获得转炉阶段和LF精炼炉阶段的最佳温度差。进一步地，基于转炉阶段和LF精炼炉阶段的最佳温度差，以及根据转炉阶段和LF精炼炉阶段中的操作量与温度升降匹配关系，使用强化学习方法获得炼钢-连铸流程的最优操作量组合包括：基于转炉阶段的最佳温度差，以及根据转炉阶段中的操作量与温度升降匹配关系，使用强化学习方法获得转炉阶段的最优操作量；基于LF精炼炉阶段的最佳温度差，以及根据LF精炼炉阶段中的操作量与温度升降匹配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种炼钢‑连铸界面衔接节能方法，其特征在于，所述方法包括：获取炼钢‑连铸流程各阶段的运行数据，所述炼钢‑连铸流程包括转炉阶段、转炉至LF精炼炉传搁阶段、LF精炼炉阶段、LF精炼炉至连铸机传搁阶段以及连铸阶段；基于钢包传热机理，并运用查阅机理参数建立转炉至LF精炼炉传搁阶段温降模型以及LF精炼炉至连铸机传搁阶段温降模型；基于所述转炉至LF精炼炉传搁阶段温降模型、所述LF精炼炉至连铸机传搁阶段温降模型，以及预设的炼钢‑连铸流程节能目标函数，获得所述转炉阶段和LF精炼炉阶段的最佳温度差；基于所述转炉阶段和LF精炼炉阶段的最佳温度差，以及根据所述转炉阶段和LF精炼炉阶段中的操作量与温度升降匹配关系，使用强化学习方法获得炼钢‑连铸流程的最优操作量组合。

【技术特征摘要】
1.一种炼钢-连铸界面衔接节能方法，其特征在于，所述方法包括：获取炼钢-连铸流程各阶段的运行数据，所述炼钢-连铸流程包括转炉阶段、转炉至LF精炼炉传搁阶段、LF精炼炉阶段、LF精炼炉至连铸机传搁阶段以及连铸阶段；基于钢包传热机理，并运用查阅机理参数建立转炉至LF精炼炉传搁阶段温降模型以及LF精炼炉至连铸机传搁阶段温降模型；基于所述转炉至LF精炼炉传搁阶段温降模型、所述LF精炼炉至连铸机传搁阶段温降模型，以及预设的炼钢-连铸流程节能目标函数，获得所述转炉阶段和LF精炼炉阶段的最佳温度差；基于所述转炉阶段和LF精炼炉阶段的最佳温度差，以及根据所述转炉阶段和LF精炼炉阶段中的操作量与温度升降匹配关系，使用强化学习方法获得炼钢-连铸流程的最优操作量组合。2.根据权利要求1所述的炼钢-连铸界面衔接节能方法，其特征在于，所述转炉至LF精炼炉传搁阶段温降模型以及LF精炼炉至连铸机传搁阶段温降模型分别为：其中，T2为转炉至LF精炼炉传搁阶段的钢水内部温度，T0为转炉出站环境温度，T0′为精炼炉出站环境温度，T1为转炉出站温度，T4为LF精炼炉至连铸机传搁阶段的钢水内部温度，T3为LF精炼炉出站温度，h底为钢水与底部的对流换热系数，X底为钢水底部表面积，σ表面为等效修正后的“辐射换热系数”，X表面为钢水表面面积，h四周为钢水表面的对流换热系数，X四周为钢水与四周的接触面积，τ为钢水运输任一时刻，C为钢水的定压比热容，取值为450J/(kg·℃)，M为钢包内钢水的质量。3.根据权利要求1或2所述的炼钢-连铸界面衔接节能方法，其特征在于，基于所述转炉至LF精炼炉传搁阶段温降模型、所述LF精炼炉至连铸机传搁阶段温降模型，以及预设的炼钢-连铸流程节能目标函数，获得所述转炉阶段和LF精炼炉阶段的最佳温度差包括：预设炼钢-连铸流程节能目标函数，具体为：其中，T为炼钢-连铸流程各阶段温度差，T1为转炉出站温度，T2为转炉至LF精炼炉传搁阶段的钢水内部温度，T3为LF精炼炉出站温度，T4为LF精炼炉至连铸机传搁阶段的钢水内部温度，T5为连铸机出站温度；基于所述炼钢-连铸流程节能目标函数，获得所述转炉阶段和LF精炼炉阶段的最佳温度差。4.根据权利要求3所述的炼钢-连铸界面衔接节能方法，其特征在于，基于所述转炉阶段和LF精炼炉阶段的最佳温度差，以及根据所述转炉阶段和LF精炼炉阶段中的操作量与温度升降匹配关系，使用强化学习方法获得炼钢-连铸流程的最优操作量组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奥，陈致蓬，蒋朝辉，桂卫华，池浩天，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43