一种高速工具钢类钢铁企业电炉配料优化系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高速工具钢类钢铁企业电炉配料优化系统与方法，属于钢铁配料优化领域，具体是：首先，生产计划子系统制定生产计划的各数据参数；原料数据提取子系统根据制定参数，从电炉原料库中提取钢体料和合金的对应数据，并进行预处理；系统配置子系统对配料优化子系统中的参数进行配置；配料优化子系统按照制定参数为标准，对预处理后的数据进行配料；考虑废钢成分和成本等约束条件，计算出结果既要达到成分要求，又要使废钢、合金材料的组合价格花费最小。最后，对用户每次做出的新的配料优化进行保存。本发明专利技术提供了一套完整的电炉配料优化系统，用户只要使用该系统即可完成从数据提取到配料优化的所有功能，不需要再增加其它额外的工作。其它额外的工作。其它额外的工作。

【技术实现步骤摘要】
一种高速工具钢类钢铁企业电炉配料优化系统与方法


[0001]本专利技术属于钢铁配料优化领域，具体是一种高速工具钢类钢铁企业电炉配料优化系统与方法，用于钢铁企业配料优化计算。

技术介绍

[0002]配料过程是许多流程工业中的一道重要工序，其实质是将各种原料按一定配比进行混合，配制满足生产指标要求的混合物料，其原料配比的合理性不仅有助于稳定配料质量，降低原料成本，而且对于后续工序产品质量的提高和能源消耗的降低有重要意义。因此，配料的优化计算已成为许多研究者的研究内容之一。
[0003]目前有关钢铁企业配料的系统和方法，如文献1：申请号为2015100798035的“一种电炉冶炼优化配料计算方法”，该方法没有对配料优化进行深入探索，只是建立了单一一种配料方法，对配料问题考虑不够，不同钢种、不同工况和不同冶炼条件下的配料问题没有涉及，使得在实际应用中具有一定的局限性；文献2：申请号为200810238688的“一种钢铁厂不同物料的配料技术”，该方法没有提出钢铁企业具体的配料模型，在实际使用中不能解决钢铁企业实际配料中有关优化配料的问题；文献3：申请号为201820427686.6的“一种工业废钢处理冶炼配料系统”，包括计算机、液晶屏板、滑轨、电磁铁、配料篮以及滚轮，但该系统同样没有提出钢铁企业具体的配料模型和方法，在实际使用中不能解决钢铁企业实际配料中有关优化配料的问题；文献4：为2013年特钢年会论文集“电炉冶炼不锈钢优化配料模型开发与应用”分析了当前电炉冶炼不锈钢常规配料计算的现状，开发出以线性规划理论为基础的不锈钢优化配料计算机软件系统，但不同钢种、不同工况何不同冶炼条件下电炉冶炼对配料是有不同要求的，单一一种模型不能解决这种现实问题；文献5：“不锈钢优化配料模型及其应用”以EAF
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VOD法冶炼Ni
‑
Cr不锈钢的配料计算为背景，建立线性规划型的优化配料数学模型，该文献也是使用单一模型不能解决复杂现场现状。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出了一种高速工具钢类钢铁企业电炉配料优化系统与方法，针对不同钢种、不同工况和不同冶炼条件下对配料的不同要求，开发了多种配料模型，并根据现场实际情况，自动选择不同模型进行配料优化计算，通过对计算结果进行对比和分析，选用最优的模型进行电炉冶炼优化配料，从而提高了配料优化的准确性和可靠性。
[0005]本专利技术所述高速工具钢类钢铁企业电炉配料优化系统，包括：生产计划子系统1；原料数据提取子系统2；原料数据预处理子系统3；系统配置子系统4；配料优化子系统5和保存打印子系统6构成。
[0006]生产计划子系统1，用于制定生产计划的各数据参数；
[0007]包括：生产熔炼炉号、计划钢种、执行标准、工艺卡号、计划出钢重量、去向、开始生产时间、结束生产时间、生产工位、炉座号和计划号等数据。
[0008]原料数据提取子系统2，根据生产计划子系统1的制定参数，从电炉原料库中的废
钢等钢体料和合金及辅料中提取对应数据，提取到原料数据预处理子系统3中进行预处理；
[0009]提取的原料数据包括：入库单号、原料编号、原料名称、入库时间、原料单价、原料库存、检验时间、C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、V、W、Co、Al、Ni、Nb、Pb、Ti、厂家成分、原料库位、审核原因等数据。
[0010]预处理包括：异常数据预处理、类型定义与转换、数据变换、数据标准化等方法；
[0011]系统配置子系统4，对配料优化子系统5中的系统参数进行配置；
[0012]包括原料约束配置和成分约束配置等；
[0013]配料优化子系统5，按照生产计划子系统1制定的数据参数作为标准，对原料数据预处理子系统3中预处理后的数据，进行配料；
[0014]该配料优化子系统5根据计划生产的钢种、重量；考虑废钢成分和成本等约束条件，计算出达到电炉冶炼出钢的目标要求，所需要的加入的废钢种类及合金重量的料重。计算结果既要达到成分要求，又要使废钢、合金材料的组合价格花费最小。
[0015]保存打印子系统6，对用户每次做出的新的配料优化进行保存，并打印配料结果。
[0016]所述高速工具钢类钢铁企业电炉配料优化方法，具体步骤包括：
[0017]首先，生产计划子系统制定生产计划的各数据参数；原料数据从原料库中提取相应的钢体料及合金数据，进行预处理；
[0018]然后，配料优化子系统先进行参数配置，并根据制定的数据参数，对进行预处理后的数据进行优化配料；
[0019]具体为：配料优化子系统根据约束条件，计算出符合电炉冶炼出钢的目标要求，所需要加入的钢体料种类及合金重量，且使得计算结果既要达到成分要求，又要使废钢、合金材料的组合价格花费最小。
[0020]所述目标函数和约束条件如下：
[0021][0022][0023]目标函数表示配料总成本P最低；约束条件分别为：确保计算成分符合钢种规格要求，以及各种配料为非负值。
[0024]N表示配料种类集合，N＝{1,2,...,n}；p
i
表示配料i的单位成本；X
i
为决策变量，表示配料i的配量；W表示已知钢种检测成分的钢水重量；C
ij
表示配料i的第j种钢种成分的含量；M表示钢种成分种类集合，M＝{1,2,...,m}；C
j
表示钢水的第j种钢种成分的含量；L
j
表示第j种钢种化学成分的下限；H
j
表示第j种钢种化学成分的上限；
[0025]最后，利用现实中不同钢种、不同工况和不同冶炼条件对数学模型进行改进，得到线性规划法、蒙特卡洛法和遗传算法三种配料模型；并分别对三种配料模型进行评估，利用评估结果最优的模型进行电炉冶炼配料计算。
[0026]本专利技术的优点在于：
[0027]本专利技术一种高速工具钢类钢铁企业电炉配料优化系统与方法，提供了一套完整的包含生产计划数据采集、系统参数配置、原料数据提取、原料数据预处理和配料优化的系统；同时给出了对电炉冶炼生产具有很强适应性的配料优化方法，自适应可选约束的钢铁企业配料优化方法，用户只要使用该系统即可完成从数据提取到配料优化的所有功能，不需要再增加其它额外的工作。
附图说明
[0028]图1是本专利技术一种高速工具钢类钢铁企业电炉配料优化系统的结构图。
[0029]图2是本专利技术配料优化子系统的配料优化过程图。
[0030]图3是本专利技术一种高速工具钢类钢铁企业电炉配料优化方法的流程图。
具体实施方式
[0031]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细描述。
[0032]本专利技术针对当前钢铁生产企业配料优化的现状，提供一种高速工具钢类钢铁企业电炉配料优化系统与方法，满足钢铁企业电炉冶炼生产的要求，为钢铁企业日常的配料优化提供决策支持。
[0033]如图1所示，所述电炉配料优化系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速工具钢类钢铁企业电炉配料优化系统，其特征在于，具体包括：生产计划子系统(1)；原料数据提取子系统(2)；原料数据预处理子系统(3)；系统配置子系统(4)；配料优化子系统(5)和保存打印子系统(6)；生产计划子系统(1)用于制定生产计划的各数据参数；原料数据提取子系统(2)，根据生产计划子系统(1)的制定参数，从电炉原料库中的钢体料和合金及辅料中提取对应数据，提取到原料数据预处理子系统(3)中进行预处理；系统配置子系统(4)，对配料优化子系统(5)中的原料约束和成分约束进行配置；配料优化子系统(5)，按照生产计划子系统1制定的数据参数作为标准，对原料数据预处理子系统(3)中预处理后的数据，进行配料；该配料优化子系统(5)根据计划生产的钢种、重量；考虑废钢成分和成本约束条件，计算出达到电炉冶炼出钢的目标要求，所需要的加入的废钢种类及合金重量的料重，计算结果既要达到成分要求，又要使废钢、合金材料的组合价格花费最小；保存打印子系统(6)，对用户每次做出的新的配料优化进行保存，并打印配料结果。2.如权利要求1所述的一种高速工具钢类钢铁企业电炉配料优化系统，其特征在于，所述生产计划子系统(1)制定的各数据参数，包括：生产熔炼炉号、计划钢种、执行标准、工艺卡号、计划出钢重量、去向、开始生产时间、结束生产时间、生产工位、炉座号和计划号。3.如权利要求1所述的一种高速工具钢类钢铁企业电炉配料优化系统，其特征在于，所述原料数据提取子系统(2)提取的原料数据包括：入库单号、原料编号、原料名称、入库时间、原料单价、原料库存、检验时间、C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、V、W、Co、Al、Ni、Nb、Pb、Ti、厂家成分、原料库位和审核原因...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙要夺，张巍，俞江，
申请(专利权)人：北京金自天正智能控制股份有限公司，
类型：发明
国别省市：