鋼水“脫氧合金化”配料方案電氣技術(shù)優(yōu)化

肖滟琳 吳昊

【摘? 要】本文針對(duì)鋼水的脫氧合金化這一非常復(fù)雜的過(guò)程，通過(guò)建立線(xiàn)性回歸分析，RBF預(yù)報(bào)模型等多種方法，綜合分析了C，Mn元素的收得率，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度，轉(zhuǎn)爐正樣C，Mn，連鑄正樣，脫氧合金化加入的C，Mn元素質(zhì)量等相關(guān)數(shù)據(jù)，建立了線(xiàn)性回歸分析模型與RBF預(yù)報(bào)模型，運(yùn)用EXCEL，Matlab軟件對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼預(yù)報(bào)模型建模，在精確掌握和預(yù)測(cè)各種元素的收得率才能煉出滿(mǎn)足某些物理特性的鋼材。

【關(guān)鍵詞】? 數(shù)據(jù)分析;線(xiàn)性回歸;回歸系數(shù);RBF預(yù)報(bào)模型

一、問(wèn)題重述

1.1：?jiǎn)栴}敘述

問(wèn)題1：鋼水脫氧合金化主要關(guān)注C、Mn、S、P、Si五種元素的含量，根據(jù)附件1計(jì)算C、Mn兩種元素的歷史收得率，并分析影響其收得率的主要因素。

問(wèn)題2：在問(wèn)題1 的基礎(chǔ)上，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，對(duì)C、Mn兩種原始的收得率進(jìn)行預(yù)測(cè)，并進(jìn)一步改進(jìn)模型及算法，盡可能提高這兩種元素收得率的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。1.2：?jiǎn)栴}分析

問(wèn)題1：根據(jù)脫氧合金化這五種元素含量的歷史數(shù)據(jù)，我們可以通過(guò)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)得到C、Mn的含量和連鑄正樣C、Mn的含量，再結(jié)合其鋼水凈重的質(zhì)量可以得出鋼水前后C、Mn元素質(zhì)量的變化，再結(jié)合在脫氧合金化過(guò)程中投入的合金的質(zhì)量和其C、Mn元素的含量來(lái)確定加入的C、Mn元素的總質(zhì)量，并以此來(lái)得到C、Mn這兩種元素的歷史收得率。對(duì)C、Mn這兩種元素的收得率的影響最直觀的就是其轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度有關(guān)。

問(wèn)題2：?jiǎn)栴}一中探究了轉(zhuǎn)爐溫度對(duì)C、Mn這兩種元素對(duì)收得率的影響，根據(jù)參考文獻(xiàn)：[2]可知最初的轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)的元素含量會(huì)對(duì)其元素收得率產(chǎn)生影響，因此將其納入考慮范圍之內(nèi)。

二、符號(hào)說(shuō)明

三、模型的建立與求解

3.1問(wèn)題分析

對(duì)于問(wèn)題1和問(wèn)題2都采用線(xiàn)性回歸分析。對(duì)問(wèn)題1采用一元線(xiàn)性回歸分析，對(duì)問(wèn)題2采用多元線(xiàn)性回歸分析。分別對(duì)C、Mn這兩種元素的收得率做出線(xiàn)性回歸分析。

3.2問(wèn)題求解——線(xiàn)性回歸預(yù)報(bào)模型

依據(jù)線(xiàn)性回歸理論，可得：

將終點(diǎn)溫度的設(shè)計(jì)矩陣 確定為附件所給的歷史實(shí)測(cè)數(shù)文頓據(jù)構(gòu)成的矩陣，而觀測(cè)向量為兩種元素的收得率的實(shí)測(cè)值，從而得到線(xiàn)性回歸模型的矩陣：

其中 為溫度的觀測(cè)向量， 為兩種元素的收得率回歸系數(shù)向量， 是不可觀測(cè)的隨機(jī)誤差向量。

由Matlab軟件編程求解可得C的收得率和Mn的收得率的回歸系數(shù)分別為：

則C的收得率模型為：收得率=0.000045x溫度+2.3轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C。則Mn的收得率模型為：收得率=0.000026x溫度+1.2轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)Mn在線(xiàn)性回歸方程中回歸系數(shù)接近1時(shí)，我們認(rèn)為回歸模型顯著性強(qiáng)。

四、模型的優(yōu)缺點(diǎn)

本文主要是通過(guò)以往的大量的歷史數(shù)據(jù)，在大量的樣本下可以避免由于偶然性導(dǎo)致的偏差。其次本文主要采用的是線(xiàn)性回歸的模型，以此來(lái)探究影響元素合金收得率的因素，線(xiàn)性回歸模型最主要的優(yōu)點(diǎn)就是可以直觀的看到影響因素的影響程度。

但對(duì)于在鋼水脫氧合金化的工藝環(huán)節(jié)中，對(duì)于元素的合金收得率的影響的因素有很多種，但是現(xiàn)在已存在的歷史的數(shù)據(jù)中，對(duì)于合金收得率的影響因素記錄的有限，只有有限的幾種影響因素是很難比較全面的找到其對(duì)合金收得率的影響最重要的因素。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王雅貞，張巖，張紅文.2003.氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與設(shè)備[M].北京：冶金工業(yè)出 版社。

[2] 孔祥瑞，轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)優(yōu)化控制模型的研究，杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010。

[3] 韓敏，姜莉文，趙耀，基于PSO-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)預(yù)報(bào)模型，信息與控制，第39卷第一期，2010。

[4] 唐忠，謝濤，Matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具NNTool的應(yīng)用與仿真，計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，201第12期。

[5] 司守奎，數(shù)學(xué)建模與方法，第二十五章灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用，海軍航空工程學(xué)院，2007。

[6] 塊狀白石灰、輕燒白石灰、菱鎂球、塊狀白云石價(jià)格，阿里巴巴，2013.08.24。

[7] 宿永波，王彥祥.轉(zhuǎn)爐冶煉低碳鋼脫氧合金化工藝優(yōu)化[C]// 2014年全國(guó)煉鋼—連鑄生產(chǎn)技術(shù)會(huì).

[8] 宋當(dāng)替.硅錳—碳化硅脫氧合金化工藝在轉(zhuǎn)爐煉鋼中的應(yīng)用[J].山西冶金，1996（4）：8-11.

[9] 舒遺一，李斌，廖明，et al.180t轉(zhuǎn)爐出鋼脫氧合金化工藝技術(shù)研究[C]// 2012年全國(guó)煉鋼—連鑄生產(chǎn)技術(shù)會(huì)論文集（上）.2012.

[10] 劉建勛.采用NZDO脫氧劑冶煉轉(zhuǎn)爐鋼[J].江西冶金，1999（1）：21-22.

（作者單位：西華大學(xué)電氣與電子信息學(xué)院）