考虑库存因素的钢铁烧结预配料多目标优化方法技术

本发明专利技术提出了一种考虑库存因素的钢铁烧结预配料多目标优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤１：根据原料库存量和本次预配料配入量确定各单种原料的配比区间上限值和配比区间下限值；步骤２：确定多目标优化的约束条件和多目标优化的模型的目标函数；步骤３：根据多目标优化的约束条件和多目标优化的模型的目标函数，采用线性规划单纯形法分别求解出最低成本优化配比。本发明专利技术具有计算简单、方便的特点，适合于烧结生产二次配料工艺，具有较强的实用性，对烧结生产降低成本、提高烧结生产效率具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术技术属于钢铁冶金烧结生产过程的监测与优化
，涉及一种考虑库 存因素的钢铁烧结预配料多目标优化方法。
技术介绍
钢铁作为我国国民经济和国防军工发展的重要基础原料和战略物资，已广泛应用 于机械、电子、建材、交通、航天、航空、国防军工等各个行业，在国民经济发展中具有十分重 要的地位。烧结是钢铁生产的关键工序，为高炉提供质量合格的烧结矿。烧结过程配料工序 是烧结生产最重要的环节之一，其包含了预配料与烧结配料两次配料工艺。预配料将各种 铁矿石均勻混合，形成产物中和粉。中和粉是烧结生产过程的重要中间产品，其化学指标包 括铁品位(中和粉中铁元素含量)、氧化钙含量、二氧化硅含量、氧化镁含量、氧化铝含量、 硫含量和磷含量。中和粉质量的优劣不仅影响烧结生产成本，也直接影响烧结矿的产量和 质量。因而，研发预配料多目标优化方法，对降低烧结矿成本，提高烧结生产效率具有重要眉、ο由于国内钢铁企业的矿石来源众多，品种繁杂，各种矿石的品位不一，因而造成预 配料过程复杂。人工经验配料方法难以受到人员因素影响，难以同时兼顾预配料成本和中 和粉品位。针对预配料特点，研究新的方法和技术，针对预配料不同的需求进行多目标优化 计算，对于降低预配料成本，提高中和粉质量具有极其重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种。采用 该方法能有效地充分利用现有原料库存，在保证中和粉各项化学指标要求的前提下，以成 本最低为目标，计算最低成本配比，以降低预配料成本；或以铁品位最高为目标，提供高铁 配比，提高中和粉铁品位；或以二氧化硅含量最高为目标，提供高硅配比，提高中和粉二氧化硅含量。本专利技术的技术解决方案如下—种，其特征在于，包括以下步 骤步骤1 根据原料库存量和本次预配料配入量确定各单种原料的配比区间上限值 和配比区间下限值；η原料库存量为 = ，i = 1，2，...，n，其中HIi表示本次钢铁烧结所需的η种原料中第i种原料的库存量；用M表示本次预配料配入量；计算原料库存量与本次预配料配入量的差值Δ m Δ m = m-Μ ；如果Am < 0，给出断料报警，结束本次多目标优化步骤；否则计算每一种预配原料的配比区间上限值Ubi和配比区间下限值Ibi 步骤2 确定多目标优化的约束条件和多目标优化的模型的目标函数；其中，多目 标优化的约束条件如下 其中Xi表示η种预配料原料中第i种原料的质量；Fei表示η种预配料原料中第 i种原料的铁品位，Cai表示η种预配料原料中第i种原料的氧化钙质量含量，Sii表示η种 预配料原料中第i种原料的二氧化硅质量含量，Mgi表示η种预配料原料中第i种原料的氧 化镁质量含量，Ali表示η种预配料原料中第i种原料的氧化铝质量含量，Si表示η种预配 料原料中第i种原料硫的质量含量，Pi表示η种预配料原料中第i种原料的磷含量；Femin表示铁品位下限值，Camin表示氧化钙质量含量下限值，Simin表示二氧化硅质 量含量下限值，Mgfflin表示氧化镁质量含量下限值，Alfflin表示氧化铝质量含量下限值，Sfflin表 示硫的质量含量下限值，Pmin表示磷的质量含量下限值；Fefflax表示铁品位上限值，Cafflax表示氧化钙质量含量上限值，Sifflax表示二氧化硅质 量含量上限值，Mgfflax表示氧化镁质量含量上限值，Alfflax表示质量氧化铝含量上限值，Sfflax表 示硫质量含量上限值，Pfflax表示磷质量含量上限值；多目标优化的模型的目标函数为最低成本优化模型的目标函数为 高铁优化模型的目标函数为 高硅优化模型的目标函数为 步骤3 根据多目标优化的约束条件和多目标优化的模型的目标函数，采用线性 规划单纯形法分别求解出最低成本优化配比X1 = Ixil I i = 1，2，...，η}，高铁优化配比X2 ={xi2|i = 1，2，...，η}，高硅优化配比 X3 = {xi3|i = 1，2，...，n}。有益效果本专利技术提出的以单种原料库存量和预配料配入量计算单种原料配比区间上、下限 的方法，充分考虑了原料库存因素的影响，可以避免配料区间人工不合理设置可能带来的 断料、积压料问题；计算不同目标的优化配比则可以为技术人员带来更多的选择，技术人员 可根据高炉生产工况选择合适的优化配比，较人工配比而言具有更高的灵活性，降低了生 产成本或满足了铁、硅某一种化学指标的高品位要求。本专利技术具有计算简单、方便的特点，适合于烧结生产二次配料工艺，具有较强的实 用性，对烧结生产降低成本、提高烧结生产效率具有重要意义。附图说明图1原料配比区间上、下限换算流程图；图2预配料多目标优化流程具体实施例方式为了更好的理解本专利技术的技术方案，以下结合说明书中附图对本专利技术的实施方式 作进一步描述，总体流程图如图2，图1为原料配比区间上、下限换算流程图。第一步，根据本次预配料所使用的原料库存量和本次预配料的配入量计算单种原 料配比区间的上、下限。由于需要应付国际上铁矿石供应相对紧张的局面，以及降低矿石库 存成本的要求，国内钢铁企业的原料库存量并不充足，一股情况下仅可以供应烧结生产线 1-3周的生产需求。若由于某种原料的持续过度消耗而造成在计划期限内盖原料提前用完， 则会造成“断料”;反之，若某种原料因长期使用量少，甚至不使用而长期积压，则会造成“积 压料”。断料造成企业在短时间内进料结构的混乱；积压料占用了企业宝贵的库存空间，增 加了额外的库存成本，均不利于烧结生产。因此，在预配料优化计算时必须考虑库存因素， 可以有效减少，甚至防止断料和积压料的发生。收集本次配料的各种原料的现有库存量Hii (i = 1，2，. . .，η，η为本次配料原料种 类数)和本次预配料配入量Μ，则原料区间上、下限的换算流程如下。步骤1 计算所有原料的累计总量m ； 步骤2 计算累计总量m和本次预配料配入量M的差值Am;Δ m = m-M(2)步骤3 对Am进行判断，若Am > 0，则当前原料累计总量足以提供本次预配料消耗，计算可以继续进行，转入步骤4 ；否则，目前已经处于断料状态，报警并结束计算；步骤4 按照公式(3)计算各原料配比区间的上限值Ubi (i = 1,2,..., η)； 步骤5 按照公式(4)计算各原料配比区间的下限值Ibi (i = 1,2,..., η)； 式中，max为取最大值函数；步骤6 分组输出原料配比区间[Ibi, UbiKi = 1，2，...，n)，换算结束。第二步，建立不同目标的优化模型。以中和粉化学成分指标的上、下限值为约束条 件，以及第一步所换算的原料配比区间上、下限，分别建立不同目标的预配料优化模型。步骤1 分别建立最低成本、高铁、高硅的目标函数，如下所示 其中，Xi (i = 1,2, ... , η)表示η种预配料原料中第i种原料的配比A(i = 1， 2，...，η)表示η种预配料原料中第i种原料的单价；FeiG = 1,2, ... , η)表示η种预配 料原料中第i种原料的铁品位；SiiG = 1,2,... ,η)表示η种预配料原料中第i种原料的二氧化硅含量。步骤2 结合中和粉铁品位、氧化钙含量、二氧化硅含量、氧化镁含量、氧化铝含 量、硫含量和磷含量化学成分指标要求，建立优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑库存因素的钢铁烧结预配料多目标优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤１：根据原料库存量和本次预配料配入量确定各单种原料的配比区间上限值和配比区间下限值；原料库存量为ｍ＝＊ｍ↓［ｉ］，ｉ＝１，２，…，ｎ，其中ｍ↓［ｉ］表示本次钢铁烧结所需的ｎ种原料中第ｉ种原料的库存量；用Ｍ表示本次预配料配入量；计算原料库存量与本次预配料配入量的差值Δｍ：Δｍ＝ｍ－Ｍ；如果Δｍ＜０，给出断料报警，结束本次多目标优化步骤；否则计算每一种预配原料的配比区间上限值ｕｂ↓［ｉ］和配比区间下限值］；步骤３：根据多目标优化的约束条件和多目标优化的模型的目标函数，采用线性规划单纯形法分别求解出最低成本优化配比Ｘ↓［１］＝｛ｘ↓［ｉ１］｜ｉ＝１，２，…，ｎ｝，高铁优化配比Ｘ↓［２］＝｛ｘ↓［ｉ２］｜ｉ＝１，２，…，ｎ｝，高硅优化配比Ｘ↓［３］＝｛ｘ↓［ｉ３］｜ｉ＝１，２，…，ｎ｝。ｌｂ↓［ｉ］：ｕｂ↓［ｉ］＝ｍ↓［ｉ］／Ｍ×１００％；ｌｂ↓［ｉ］＝ｍａｘ｛０，ｍ↓［ｉ］－Δｍ｝／Ｍ×１００％；步骤２：确定多目标优化的约束条件和多目标优化的模型的目标函数；其中，多目标优化的约束条件如下：Ｆｅ↓［ｍｉｎ］≤＊Ｆｅ↓［ｉ］ｘ↓［ｉ］≤Ｆｅ↓［ｍａｘ］；Ｃａ↓［ｍｉｎ］≤＊Ｃａ↓［ｉ］ｘ↓［ｉ］≤Ｃａ↓［ｍａｘ］；Ｓｉ↓［ｍｉｎ］≤＊Ｓｉ↓［ｉ］ｘ↓［ｉ］≤Ｓｉ↓［ｍａｘ］；Ｍｇ↓［ｍｉｎ］≤＊Ｍｇ↓［ｉ］ｘ↓［ｉ］≤Ｍｇ↓［ｍａｘ］；Ａｌ↓［ｍｉｎ］≤＊Ａｌ↓［ｉ］ｘ↓［ｉ］≤Ａｌ↓［ｍａｘ］；Ｓ↓［ｍｉｎ］≤＊Ｓ↓［ｉ］ｘ↓［ｉ］≤Ｓ↓［ｍａｘ］；Ｐ↓［ｍｉｎ］≤＊Ｐ↓［ｉ］ｘ↓［ｉ］≤Ｐ↓［ｍａｘ］；ｌｂ↓［ｉ］≤ｘ↓［ｉ］≤ｕｂ↓［ｉ］ｉ＝１，２，．．．，ｎ；＊ｘ↓［ｉ］＝１；其中：ｘ↓［ｉ］表示ｎ种预配料原料中第ｉ种原料的质量；Ｆｅ↓［ｉ］表示ｎ种预配料原料中第ｉ种原料的铁品位，Ｃａ↓［ｉ］表示ｎ种预配料原料中第ｉ种原料的氧化钙质量含量，Ｓｉ↓［ｉ］表示ｎ种预配料原料中第ｉ种原料的二氧化硅质量含量，Ｍｇ↓［ｉ］表示ｎ种预配料原料中第ｉ种原料的氧化镁质量含量，Ａｌ↓［ｉ］表示ｎ种预配料原料中第ｉ种原料的氧化铝质量含量，Ｓ↓［ｉ］表示ｎ种预配料原料中第ｉ种原料硫的质量含量，Ｐ↓［ｉ］表示ｎ种预配料原料中第ｉ种原料的磷含量；Ｆｅ↓［ｍｉｎ］表示铁品位下限值，Ｃａ↓［ｍｉｎ］表示氧化钙质量含量下限值，Ｓｉ↓［ｍｉｎ］表示二氧化硅质量含量下限值，Ｍｇ↓［ｍｉｎ］表示氧化镁质量含量下限值，Ａｌ↓［ｍｉｎ］表示氧化铝质量含量下限值，Ｓ↓［ｍｉｎ］表示硫的质量含量下限值，Ｐ↓［ｍｉｎ］表示磷的质量含量下限值；Ｆｅ↓［ｍａｘ］表示铁品位上限值，Ｃａ↓［ｍａｘ］表示氧化钙质量含量上限值，Ｓｉ↓［ｍａｘ］表示二氧化硅质量含量上限值，Ｍｇ↓［ｍａｘ］表示氧化镁质量含量上限值，Ａｌ↓［ｍａｘ］表示质量氧化铝含量上限值，Ｓ↓［ｍａｘ］表示硫质量含量上限值，Ｐ↓［ｍａｘ］表示磷质量含量上限值；多目标优化的模型的目标函数为：最低成本优化模型的目标函数为：ｍｉｎ＊Ｃ↓［ｉ］ｘ↓［ｉ］；高铁优化模型的目标函数为：ｍａｘ＊Ｆｅ↓［ｉ］ｘ↓［ｉ］；高硅优化模型的目标函数为：ｍａｘ＊Ｓｉ↓［ｉ］ｘ↓［ｉ...

【技术特征摘要】
一种考虑库存因素的钢铁烧结预配料多目标优化方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1根据原料库存量和本次预配料配入量确定各单种原料的配比区间上限值和配比区间下限值；原料库存量为i＝1，2，…，n，其中mi表示本次钢铁烧结所需的n种原料中第i种原料的库存量；用M表示本次预配料配入量；计算原料库存量与本次预配料配入量的差值ΔmΔm＝m M；如果Δm＜0，给出断料报警，结束本次多目标优化步骤；否则计算每一种预配原料的配比区间上限值ubi和配比区间下限值lbi <mrow><msub> <mi>ub</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>m</mi><mi>i</mi> </msub> <mi>M</mi></mfrac><mo>&times;</mo><mn>100</mn><mo>%</mo><mo>;</mo> </mrow> <mrow><msub> <mi>lb</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>max</mi><mo>{</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><msub> <mi>m</mi> <mi>i</mi></msub><mo>-</mo><mi>&Delta;m</mi><mo>}</mo> </mrow> <mi>M</mi></mfrac><mo>&times;</mo><mn>100</mn><mo>%</mo><mo>;</mo> </mrow>步骤2确定多目标优化的约束条件和多目标优化的模型的目标函数；其中，多目标优化的约束条件如下 <mrow><msub> <mi>Fe</mi> <mi>min</mi></msub><mo>&le;</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msub> <mi>Fe</mi> <mi>i</mi></msub><msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi></msub><mo>&le;</mo><msub> <mi>Fe</mi> <mi>max</mi></msub><mo>;</mo> </mrow> <mrow><msub> <mi>Ca</mi> <mi>min</mi></msub><mo>&le;</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msub> <mi>Ca</mi> <mi>i</mi></msub><msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi></msub><mo>&le;</mo><msub> <mi>Ca</mi> <mi>max</mi></msub><mo>;</mo> </mrow> <mrow><msub> <mi>Si</mi> <mi>min</mi></msub><mo>&le;</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msub> <mi>Si</mi> <mi>i</mi></msub><msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi></msub><mo>&le;</mo><msub> <mi>Si</mi> <mi>max</mi></msub><mo>;</mo> </mrow> <mrow><msub> <mi>Mg</mi> <mi>min</mi></msub><mo>&le;</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow&...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏，曹卫华，王春生，焦国华，阳习端，李勇，周常立，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43