一种一罐制铁水预处理喷粉控制方法及系统与流程

本发明涉及冶金工业炼钢，具体涉及一种一罐制铁水预处理喷粉控制方法及系统。

背景技术：

1、高质量钢铁在使用过程中应具有良好的韧性和强度，为了确保钢铁的优良性质，在炼钢过程中应合理控制钢材元素组成部分，其中炼钢过程中以硫元素为主要代表的其他多种不同元素的含量会极大影响钢材的品质和性能。因此，在现代工业炼钢过程中，为了得到高质量钢材产品，需要对炼钢过程中产生的铁水进行预处理。其中铁水预处理的主要任务是减轻炼钢处理过程中以硫元素为主的其他杂质元素的含量，减轻后续炼钢处理过程中的负担，简化炼钢过程、降低炼钢成本并提高钢铁质量。

2、但在铁水预处理喷粉过程中喷粉喷吹的速度会对炼钢脱硫处理效果产生较大的影响，喷吹速度过大时，粉剂利用率降低，脱硫效果变差；而喷吹速度过低时，粉剂利用率相对提高，但会导致脱硫处理流程中时间变长，造成脱硫处理过程中温度变化较大，影响炼钢最终得到的钢铁品质。在喷吹速度控制过程中，由于铁水预处理各种工艺参数处于动态变化过程，因此难以控制喷吹速度位置准确稳定变化，从而影响铁水预处理的最终效果。

技术实现思路

1、本发明提供一种一罐制铁水预处理喷粉控制方法及系统，以解决传统铁水预处理喷粉pid控制过程中参数调节困难引起的喷吹速度难以准取稳定维持的问题，所采用的技术方案具体如下：

2、第一方面，本发明一个实施例提供了一种一罐制铁水预处理喷粉控制方法，该方法包括以下步骤：

3、获取铁水预处理工艺参数，获取铁水预处理喷粉喷吹速度；

4、根据铁水预处理工艺参数计算铁水预处理工艺参数异常偏离因子，根据铁水预处理工艺参数异常偏离因子获取偏离优化铁水预处理工艺参数；

5、根据偏离优化铁水预处理工艺参数获取偏离优化铁水预处理工艺参数变化空间，根据偏离优化铁水预处理工艺参数变化空间计算不同数据点位置处的关联投影距离，利用多项式拟合算法获取偏离优化铁水预处理工艺参数拟合曲线，根据关联投影距离计算不同偏离优化铁水预处理工艺参数之间的协同影响系数；

6、利用协同影响系数获取协同影响矩阵，根据协同影响矩阵计算独立影响参数数量，利用独立影响参数数量和偏离优化铁水预处理工艺参数对铁水预处理喷粉过程进行控制。

7、优选地，所述获取铁水预处理工艺参数包括：铁水温度、重量、喷粉喷出时间、粉气比、总罐压力。

8、优选地，所述根据铁水预处理工艺参数计算铁水预处理工艺参数异常偏离因子的数学表达式为：

9、

10、上述公式中，表示了时刻点位置处的铁水预处理工艺参数，表示了以时刻点为中心的数据片段中铁水预处理工艺参数的平均值，表示了以时刻点为中心的数据片段中铁水预处理工艺参数的最大数值，表示了以时刻点为中心的数据片段中铁水预处理工艺参数的最小值，表示了以时刻点为中心的数据片段中铁水预处理工艺参数的分数，表示了铁水预处理工艺参数数据片段预设长度，表示了时刻位置处的铁水预处理工艺参数的异常偏离因子。

11、优选地，所述根据铁水预处理工艺参数异常偏离因子获取偏离优化铁水预处理工艺参数具体方法为：

12、将每个不同时刻位置处为中心预设长度数据片段中不同数据点的异常偏离因子均值记为第一均值，将所有不同时刻位置处数据点的异常偏离因子均值记为第二均值，将第一均值大于第二均值的数据片段作为滤波算法输入，得到偏离优化铁水预处理工艺参数。

13、优选地，所述根据偏离优化铁水预处理工艺参数获取偏离优化铁水预处理工艺参数变化空间的方法为：

14、将偏离优化铁水预处理工艺参数的第一种数据作为偏离优化铁水预处理工艺参数变化空间的轴，将偏离优化铁水预处理工艺参数其他不同种数据作为偏离优化铁水预处理工艺参数变化空间的轴，将铁水预处理喷粉喷吹速度作为偏离优化铁水预处理工艺参数变化空间的轴，得到偏离优化铁水预处理工艺参数变化空间。

15、优选地，所述根据偏离优化铁水预处理工艺参数变化空间计算不同数据点位置处的关联投影距离的方法为：

16、将偏离优化铁水预处理工艺参数变化空间中每个不同时刻位置处两种不同数据点的投影距离作为映射函数的输入，将映射函数的输出记为第一输出值，将每个不同时刻位置处两种不同数据点的皮尔逊相关系数与第一输出值的乘积记为关联投影距离。

17、优选地，所述的根据关联投影距离计算不同偏离优化铁水预处理工艺参数之间的协同影响系数的数学表达式为：

18、

19、上述公式中，表示了不同偏离优化铁水预处理工艺参数拟合曲线的阶数，表示了第种偏离优化铁水预处理工艺参数中第个拟合系数，表示了第种偏离优化铁水预处理工艺参数中第个拟合系数，表示了归一化函数，表示了偏离优化铁水预处理工艺参数的数据点总个数，表示了两个向量之间的相似性函数，表示了第种偏离优化铁水预处理工艺参数中第个数据点为中心预设长度内数据片段的方向波动向量，表示了第种偏离优化铁水预处理工艺参数中第个数据点为中心预设长度内数据片段的方向波动向量，表示了在偏离优化铁水预处理工艺参数变化空间中第种偏离优化铁水预处理工艺参数和第种偏离优化铁水预处理工艺参数在第个数据点位置处的关联投影距离，表示了第种偏离优化铁水预处理工艺参数和第种偏离优化铁水预处理工艺参数之间协同影响系数。

20、优选地，所述方向波动向量的获取方法为：

21、将偏离优化铁水预处理工艺参数每个不同数据点位置处为中心的预设数据片段中终点坐标与起点坐标的差作为对应数据点位置处的方向波动向量。

22、优选地，所述根据协同影响系数获取协同影响矩阵并计算独立影响参数数量的数学表达式为：

23、

24、上述公式中，表示了对向上取整，表示了第个时刻状态下协同影响矩阵的总个数，表示了第个协同影响矩阵非零特征值的个数，表示了第个协同影响矩阵所有特征值的总个数，表示了协同影响矩阵的维度，表示了独立影响参数数量。

25、第二方面，本发明实施例还提供了一种一罐制铁水预处理喷粉控制系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述方法的步骤。

26、本发明的有益效果是：本发明对铁水预处理喷粉控制过程中多种不同的铁水预处理工艺参数计算异常偏离因子，并利用异常偏离因子得到偏离优化铁水预处理工艺参数尽可能减弱甚至消除异常偏离数据对后续铁水预处理粉喷控制过程中数据的干扰。进一步地，本发明利用偏离优化铁水预处理工艺参数得到偏离优化铁水预处理工艺参数变化空间，并在参数变化空间中计算关联投影距离和协同影响系数，对不同的偏离优化铁水预处理工艺参数对喷吹速度的相关影响密切重要程度进行表征，确保了参与计算的偏离优化铁水预处理工艺参数数据的有效关联性特点，同时利用协同影响系数得到协同影响矩阵，并利用矩阵特征值对pid神经网络的参数进行优化调节，确保了罐制铁水预处理喷粉控制过程中准确性。

技术特征：

1.一种一罐制铁水预处理喷粉控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种一罐制铁水预处理喷粉控制方法，其特征在于，所述获取铁水预处理工艺参数包括：铁水温度、重量、喷粉喷出时间、粉气比、总罐压力。

3.根据权利要求1所述的一种一罐制铁水预处理喷粉控制方法，其特征在于，所述根据铁水预处理工艺参数计算铁水预处理工艺参数异常偏离因子的数学表达式为：

4.根据权利要求3所述的一种一罐制铁水预处理喷粉控制方法，其特征在于，所述根据铁水预处理工艺参数异常偏离因子获取偏离优化铁水预处理工艺参数具体方法为：

5.根据权利要求4所述的一种一罐制铁水预处理喷粉控制方法，其特征在于，所述根据偏离优化铁水预处理工艺参数获取偏离优化铁水预处理工艺参数变化空间的方法为：

6.根据权利要求5所述的一种一罐制铁水预处理喷粉控制方法，其特征在于，所述根据偏离优化铁水预处理工艺参数变化空间计算不同数据点位置处的关联投影距离的方法为：

7.根据权利要求6所述的一种一罐制铁水预处理喷粉控制方法，其特征在于，所述的根据关联投影距离计算不同偏离优化铁水预处理工艺参数之间的协同影响系数的数学表达式为：

8.根据权利要求7所述的一种一罐制铁水预处理喷粉控制方法，其特征在于，所述方向波动向量的获取方法为：

9.根据权利要求1所述的一种一罐制铁水预处理喷粉控制方法，其特征在于，所述根据协同影响矩阵计算独立影响参数数量的数学表达式为：

10.一种一罐制铁水预处理喷粉控制系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-9任意一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明涉及冶金工业炼钢技术领域，提出了一种一罐制铁水预处理喷粉控制方法及系统，包括获取铁水预处理工艺参数，获取铁水预处理喷粉喷吹速度；计算铁水预处理工艺参数异常偏离因子并获取偏离优化铁水预处理工艺参数，获取偏离优化铁水预处理工艺参数变化空间并计算不同数据点位置处的关联投影距离，利用多项式拟合算法获取偏离优化铁水预处理工艺参数拟合曲线，根据关联投影距离计算不同偏离优化铁水预处理工艺参数之间的协同影响系数；利用协同影响系数获取协同影响矩阵并计算独立影响参数数量，利用独立影响参数数量和偏离优化铁水预处理工艺参数对铁水预处理喷粉过程进行控制。本发明提高了罐制铁水预处理喷粉控制的准确性。

技术研发人员：刘志勇
受保护的技术使用者：山东宇信铸业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15