转炉精炼铬铁合金终点磷含量预报研究

摘要

磷是铬铁合金成品中含有的微量元素，是有害杂质之一，其含量的高低是影响产品质量的重要因素。近年来，在中低碳铬铁合金生产中使用的铬矿石和焦炭等原料纯度下降，含磷较高，导致铬铁合金成品中的实际磷含量检测值普遍增高。目前，中低碳铬铁合金冶炼终点磷含量的检测仍采用人工手段，效率滞后，不利于实时指导生产。因此，研究转炉精炼铬铁合金终点磷含量的预报方法，对改进生产工艺，提高生产效率具有重要意义。
　　转炉冶炼铬铁是复杂的物理、化学过程，影响终点磷含量因素较多。本文通过研究转炉冶炼中低碳铬铁铁水脱磷预处理的反应特性及热动力学条件，分析影响中低碳铬铁合金终点磷含量的重要因素，确定神经网络的输入变量。根据中钢吉铁辽阳公司807＃转炉冶炼中低碳铬铁的生产工艺及样本数据，建立基于RBF神经网络的预报模型，绝对误差±0.003％范围内命中率达到95％，精度较高，但是输入变量个数较多，涉及生产、计量、管理各部门统计参数较多，有必要改进模型结构。因此，本文在机理角度分析之外，采用灰色关联分析方法定量分析各因素影响程度的大小，根据灰色关联度序列确定重要影响因素，减少输入变量个数，简化神经网络结构，缩短生产周期。采用LM算法对BP神经网络训练改进，建立基于LMBP神经网络的终点磷含量预报模型，仿真结果表明，绝对误差±0.003％范围内命中率达到90‰也能够满足生产要求。在实际生产过程中可以根据企业生产管理及产品质量要求选择合理的预报系统平台。论文采用C＃语言与MATLAB混合编程，开发了磷含量预报系统软件，建立了转炉精炼铬铁合金终点磷含量预报系统平台，实现了铬铁合金磷含量的在线预测，为企业进一步优化生产工艺，保证产品质量，提高生产的自动化程度提供了有效的理论依据，同时也有利于企业整合生产管理，促进节能增效，增强产品的竞争力。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的来源和研究意义

1．1．1 课题的来源

1．1．2 研究意义

1．2 课题国内外研究现状

1．2．1 转炉精炼铬铁脱磷技术国内研究现状

1．2．2 转炉精炼铬铁脱磷技术国外研究现状

1．2．3 转炉精炼铬铁脱磷预报模型国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容及章节安排

第二章 转炉精炼铬铁合金工艺分析

2．1 转炉精炼铬铁合金工艺

2．1．1 吹炼原理

2．1．2 吹炼操作

2．1．3 转炉冶炼中低碳铬铁工艺路线

2．2 转炉精炼中低碳铬铁脱磷热力学与动力学分析

2．2．1 转炉精炼铬铁合金脱磷热力学分析

2．2．2 转炉精炼铬铁合金脱磷动力学分析

2．3 含铬铁水脱磷因素分析

2．4 本章小结

第三章 冶炼终点磷含量预报模型的建立

3．1 基于神经网络终点磷含量预报模型的建立

3．1．1 神经网络的基本原理

3．1．2 RBF神经网络的基本原理

3．2 基于RBF神经网络终点磷含量预报模型的建立

3．2．1 预报模型输入变量确定

3．2．2 预报模型的确定

3．2．3 样本数据的筛选及标准化处理

3．2．4 RBF神经网络参数的确定

3．3 RBF神经网络模型训练及预报结果

3．4 本章小结

第四章 冶炼终点磷含量预报模型的改进

4．1 脱磷影响因素的灰色关联分析

4．1．1 灰色关联分析原理

4．1．2 终点磷含量影响因素灰色关联度计算

4．1．3 终点磷含量影响因素灰色关联结果分析

4．2 LMBP算法原理

4．2．1 LM(Levenberg-Marquardt)算法

4．2．2 LMBP算法的改进

4．3 基于LMBP算法转炉冶炼终点磷含量预报模型的建立

4．4 本章小结

第五章 终点磷含量预报模型的软件实现

5．1 C#语言和．NET框架特点

5．2 预报模型的软件实现

5．3 本章小结

第六章 结论

6．1 两种预报模型的论证与分析

6．2 展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果

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