CN115261547B - 最优废钢预热温度的确定方法、设备、系统以及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及最优废钢预热温度的确定方法、设备、系统以及存储介质。该方法用于生产线的控制设备，所述控制设备用于控制所述生产线中包括的废钢预热系统，所述方法包括：对于不同的废钢预热温度，确定转炉炼钢的投入量和产出量；基于转炉炼钢的投入量和产出量，确定最终产品的总收益增加值；基于最终产品的总收益增加值和废钢预热温度之间的变化关系，确定最优的废钢预热温度。本申请基于转炉炼钢的反应原理，综合工艺条件及工艺规范，考虑投入材料成本以及产出材料的回收利用，构建总收益增加值相对于废钢预热温度的系统性预测计算，以满足转炉大废钢比生产要求，实现废钢预热温度的优化，应用于生产经营管理的决策控制。
Description
技术领域
本申请涉及冶金技术领域，特别涉及最优废钢预热温度的确定方法、设备、系统以及存储介质。
背景技术
对于完全采用铁水进行转炉炼钢的条件，化学反应热量通常存在富余。通过配加废钢和矿石，一方面可以调节热量富余，同时可以增大转炉钢水产出量。比之矿石，废钢加入限制主要来自于热量的富余程度。此外，关键的一点是，受制于转炉工艺本身特性，废钢加入量也将受到限制。对于转炉大废钢比条件，现有的转炉工艺难以满足要求，可以采用废钢预热系统。
目前，为了实现废钢比增大变化，以达到节约成本的目标，需要从工艺、设备调整变化着手。对于配备了废钢预热系统以及即将配备该系统的生产线而言，需要考虑废钢预热温度的目标需求。以实际的生产能力、产能需求或工艺目标确定大废钢比条件，以成本优化为目标，对废钢预热温度进行优化。为了适应现有装备工艺条件以及材料价格波动，需要构建勾连工艺、成本及盈利分析的系统计算及优化方法，以达到最佳盈利的废钢预热温度，目前尚未见有关专利的报道。
发明内容
本申请实施例提供了最优废钢预热温度的确定方法、设备、系统以及存储介质，基于转炉炼钢的反应原理，综合工艺条件及工艺规范，考虑投入材料成本以及产出材料的回收利用，构建总收益增加值相对于废钢预热温度的系统性预测计算，以满足转炉大废钢比生产要求，实现废钢预热温度的优化，应用于生产经营管理的决策控制。
第一方面，本申请实施例提供了一种最优废钢预热温度的确定方法，用于生产线的控制设备，所述控制设备用于控制所述生产线中包括的废钢预热系统，所述方法包括：
对于不同的废钢预热温度，确定转炉炼钢的投入量和产出量；
基于转炉炼钢的投入量和产出量，确定最终产品的总收益增加值；
基于最终产品的总收益增加值和废钢预热温度之间的变化关系，确定最优的废钢预热温度。
在上述第一方面的一种可能的实现中，在对于不同的废钢预热温度，确定转炉炼钢的投入量和产出量之前，所述方法还包括：
获取转炉炼钢的工艺条件及相关参数，其中，转炉炼钢的工艺条件及相关参数包括以下中的一个或多个：铁水比、铁水成分、入炉铁水温度、废钢成分、辅助材料种类及其成分。
在上述第一方面的一种可能的实现中，在对于不同的废钢预热温度，确定转炉炼钢的投入量和产出量之前，所述方法还包括：
获取转炉炼钢的工艺规范约束条件，其中，转炉炼钢的工艺规范约束条件包括以下中的一个或多个：废钢预热温度约束、炉渣全铁含量约束、炉渣碱度约束、渣量约束、转炉停吹温度约束、出钢成分约束。
在上述第一方面的一种可能的实现中，转炉炼钢的投入量包括以下中的一个或多个：铁水重量、废钢重量、生铁重量、氧气重量、辅助材料重量。
在上述第一方面的一种可能的实现中，转炉炼钢的产出量包括以下中的一个或多个：钢水重量、炉渣重量、烟气重量。
在上述第一方面的一种可能的实现中，基于转炉炼钢的投入量和产出量，确定最终产品的总收益增加值包括：
基于转炉炼钢的投入量和产出量，并且基于投入物投入成本、回收物回收收益和废钢预热成本，确定单位钢水的投入成本；
基于单位钢水的投入成本，并且基于铁水实际投入量、最终产品收得率及其收益，确定最终产品的总收益增加值。
在上述第一方面的一种可能的实现中，基于最终产品的总收益增加值和废钢预热温度之间的变化关系，确定最优的废钢预热温度包括：
基于最终产品的总收益增加值和废钢预热温度之间的变化关系，确定总收益增加值为0以及总收益增加值最大时的废钢预热温度；
基于总收益增加值为0以及总收益增加值最大时的废钢预热温度，并且基于废钢预热温度约束，确定最优的废钢预热温度。
第二方面，本申请实施例提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有指令，该指令在计算机上执行时使计算机执行上述第一方面任一实施方式的最优废钢预热温度的确定方法。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：存储器，用于存储由所述电子设备的一个或多个处理器执行的指令，以及处理器，是所述电子设备的处理器之一，用于执行上述第一方面任一实施方式的最优废钢预热温度的确定方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种生产线系统，包括生产线和用于控制所述生产线的电子设备，其中，所述生产线中包括废钢预热系统，所述电子设备包括：存储器，用于存储由所述电子设备的一个或多个处理器执行的指令，以及处理器，是所述电子设备的处理器之一，用于执行上述第一方面任一实施方式的最优废钢预热温度的确定方法。
附图说明
图1为本申请实施方式提供的生产线的结构示意图；
图2为本申请实施方式提供的电子设备的框图；
图3为本申请实施方式提供的最优废钢预热温度的确定方法的流程示意图；
图4为本申请实施方式提供的废钢预热成本变化特性曲线的示意图；
图5为本申请实施方式提供的最优废钢预热温度的确定方法的原理示意图；
图6为本申请实施方式提供的片上系统(SoC，System on Chip)的结构示意图。
具体实施例
下面将结合附图对本实施例的实施方式进行详细描述。
如图1所示，本申请实施方式提供了一种最优废钢预热温度的确定方法，用于生产线的控制设备，控制系统L1中控制设备C用于控制生产线L2中包括的废钢预热系统，该方法由控制设备C实施。根据本申请实施方式提供的一种最优废钢预热温度的确定方法，基于转炉炼钢的反应原理，综合工艺条件及工艺规范，考虑投入材料成本以及产出材料的回收利用，构建总收益增加值相对于废钢预热温度的系统性预测计算，以满足转炉大废钢比生产要求，实现废钢预热温度的优化，应用于生产经营管理的决策控制。
本申请的说明书中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
现在参考图2，所示为根据本申请的一个实施例的电子设备200的框图。电子设备200作为根据本申请的控制设备，可以实现为台式计算机设备、笔记本式计算机设备、平板型计算设备、移动终端等，也可以是大型生产线上的专用控制设备。
电子设备200可以包括耦合到控制器中枢203的一个或多个处理器201。对于至少一个实施例，控制器中枢203经由诸如前端总线(FSB，Front Side Bus)之类的多分支总线、诸如快速通道连(QPI，QuickPath Interconnect)之类的点对点接口、或者类似的连接与处理器201进行通信。处理器201执行控制一般类型的数据处理操作的指令。在一实施例中，控制器中枢203包括，但不局限于，图形存储器控制器中枢(GMCH，Graphics&MemoryController Hub)(未示出)和输入/输出中枢(IOH，Input Output Hub)(其可以在分开的芯片上)(未示出)，其中GMCH包括存储器和图形控制器并与IOH耦合。
电子设备200还可包括耦合到控制器中枢203的协处理器202和存储器204。或者，存储器和GMCH中的一个或两者可以被集成在处理器内(如本申请中所描述的)，存储器204和协处理器202直接耦合到处理器201以及控制器中枢203，控制器中枢203与IOH处于单个芯片中。
存储器204可以是例如动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random AccessMemory)、相变存储器(PCM，Phase Change Memory)或这两者的组合。存储器204中可以包括用于存储数据和/或指令的一个或多个有形的、非暂时性计算机可读介质。
计算机可读存储介质中存储有指令，具体而言，存储有该指令的暂时和永久副本。该指令可以包括：由处理器中的至少一个执行时导致电子设备200实施根据本申请的最优废钢预热温度的确定方法的指令。当指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述根据本申请的最优废钢预热温度的确定方法。
在一个实施例中，协处理器202是专用处理器，诸如例如高吞吐量MIC(ManyIntegrated Core，集成众核)处理器、网络或通信处理器、压缩引擎、图形处理器、GPGPU(General-purpose computing on graphics processing units，图形处理单元上的通用计算)、或嵌入式处理器等等。协处理器202的任选性质用虚线表示在图2中。
在一个实施例中，电子设备200可以进一步包括网络接口(NIC，NetworkInterface Controller)206。网络接口206可以包括收发器，用于为电子设备200提供无线电接口，进而与任何其他合适的设备(如前端模块，天线等)进行通信。在各种实施例中，网络接口206可以与电子设备200的其他组件集成。网络接口206可以实现上述实施例中的通信单元的功能。
电子设备200可以进一步包括输入/输出(I/O，Input/Output)设备205。I/O 205可以包括：用户界面，该设计使得用户能够与电子设备200进行交互；外围组件接口的设计使得外围组件也能够与电子设备200交互；和/或传感器设计用于确定与电子设备200相关的环境条件和/或位置信息。
值得注意的是，图2仅是示例性的。即虽然图2中示出了电子设备200包括处理器201、控制器中枢203、存储器204等多个器件，但是，在实际的应用中，使用本申请各方法的设备，可以仅包括电子设备200各器件中的一部分器件，例如，可以仅包含处理器201和网络接口206。图2中可选器件的性质用虚线示出。
以下结合图3至图5，针对废钢预热系统，对本申请的具体实施例进行说明。
参考图3，本实施例用于提供一种最优废钢预热温度的确定方法，基于转炉炼钢的反应原理，综合工艺条件及工艺规范，考虑投入材料成本以及产出材料的回收利用，构建总收益增加值相对于废钢预热温度的系统性预测计算，以满足转炉大废钢比生产要求，实现废钢预热温度的优化，应用于生产经营管理的决策控制。具体地，本实施例提供的最优废钢预热温度的确定方法包括以下步骤：
S310：获取转炉炼钢的工艺条件及相关参数。
这里，工艺条件及相关参数表征了转炉炼钢的起始状态。为了对转炉过程进行有效计算，所选择的工艺条件及相关参数应是必要和相对充分的。相对充分是指需要忽略一些次要因素，以及在统计意义上为0影响的因素，包括难以定量测量的及随机的因素。忽略次要因素是为了简化模型构建。忽略在统计意义上为0影响的因素是由本申请的模型的计算特性所决定的。本申请的模型从一般意义上考虑设备能力及相应的设计优化。
基于上述原则，从“脱碳”、“脱磷”和“升温”的转炉炼钢工艺控制目标出发，选择确定了转炉炼钢的关键工艺条件及相关参数，包括以下中的一个或多个：铁水比、铁水成分、入炉铁水温度、废钢成分、辅助材料种类及其成分。
其中，铁水比指的是铁水在转炉的所有金属物料(铁水、废钢和生铁)中所占的比例。对于不加入生铁的情况，铁水比和废钢比的和为1。铁水比取决于产能需求、产能计划或者产线能力限制，按照目标值设定。铁水成分考虑元素碳、硅、锰、磷、硫含量。入炉铁水温度指的是进入转炉时的铁水的温度。废钢成分可以与铁水成分考虑的元素一致，即考虑元素碳、硅、锰、磷、硫含量。辅助材料种类可以包括石灰、轻烧白云石、生白云石、冷却剂(例如，矿石)、发热剂。辅助材料成分考虑CaO、SiO2、MgO、Al2O3、CaS、P2O5、Fe2O3、CO2含量，并且其中，发热剂成分另需考虑元素碳、硅、铁含量。通过模型完成查询、检索及统计分析以获取计算所需的工艺条件及相关参数。
为了叙述的连贯性，步骤S310首先被提及，可以理解的是，步骤S310作为最优废钢预热温度的确定方法的准备过程，其相对于相同的转炉炼钢和废钢预热工艺是固定不变的，不需要每次都与最优废钢预热温度的确定方法的其他步骤一起发生。
S320：获取转炉炼钢的工艺规范约束条件。
这里，工艺规范约束条件是指由过程特性及操作控制水平所决定的许可的操作变化空间。从满足计算分析的需求出发，选择确定了转炉炼钢的基本工艺规范约束条件，包括以下中的一个或多个：废钢预热温度约束、炉渣全铁含量约束、炉渣碱度约束、渣量约束、转炉停吹温度约束、出钢成分约束。
其中，废钢预热温度约束界定了现有废钢预热系统的能力范围，废钢预热温度约束可以为其中/>为现有废钢预热系统的废钢预热温度下限，并且/>为现有废钢预热系统的废钢预热温度上限。炉渣全铁含量约束界定了转炉生成的炉渣中铁元素含量与炉渣总量之间的比例，这里的铁元素只考虑了氧化铁中的铁元素。炉渣碱度约束界定了炉渣中CaO与SiO2含量之间的比例。渣量约束界定了渣量与转炉钢水重量之间的比例。转炉停吹温度约束从控制能力角度界定了围绕转炉停吹温度目标值的上下限范围宽度，转炉停吹温度目标值是为了满足转炉冶炼钢种的后续处理要求而设定的。出钢成分约束界定了碳、磷及氧含量。通过模型完成工艺标准信息的读取，并进行工艺规范约束条件的计算。除了废钢预热温度约束为指定的变化范围之外，其它工艺规范约束条件可以设定为固定值。
为了叙述的连贯性，步骤S320首先被提及，可以理解的是，步骤S320作为最优废钢预热温度的确定方法的准备过程，其相对于相同的转炉炼钢和废钢预热工艺是固定不变的，不需要每次都与最优废钢预热温度的确定方法的其他步骤一起发生。
S330：对于不同的废钢预热温度，确定转炉炼钢的投入量和产出量。
这里，首先确定转炉炼钢的基本化学反应，主要是指铁水及废钢中元素的氧化反应，考虑的元素有碳、硅、锰、磷、铁。基本的反应式如下：
x[Ei]+y/2{O2}＝(EixOy) (1)
式中，x、y为反应系数；Ei为氧化反应的元素；O2为氧气；EixOy为元素的氧化物。
其次，确定转炉炼钢的物质输入项目、物质输出项目、能量输入项目和能量输出项目。其中，物质输入项目包括金属物料(其包括铁水、废钢和生铁)、氧气和辅助材料(其包括石灰、轻烧白云石、生白云石、冷却剂(例如，矿石)、发热剂)。物质输出项目包括钢水、炉渣、烟气(以及炉尘等)。能量输入项目包括投入物物理热和反应热。能量输出项目包括产出物物理热和综合热损耗。
其次，确定转炉炼钢的投入量和产出量。其中，转炉炼钢的投入量包括以下中的一个或多个：铁水重量、废钢重量、生铁重量、氧气重量、辅助材料重量。转炉炼钢的产出量包括以下中的一个或多个：钢水重量、炉渣重量和烟气重量。
为了表述方便，以单位重量的金属物料为基准构建这种关系。例如，如果废钢占金属物料的比例为α，则废钢重量为α；如果生铁占金属物料的比例为β，则生铁重量为β；铁水重量为1-α-β。
副原料按照工艺标准投入，副原料重量为ψj，其中，下标j代表副原料的编号，包括石灰、白云石等。其中，考虑炉渣碱度约束，计算石灰重量：
式中，κ为计算系数，按经验统计值给定，取值参考范围为[2.3,3.1]；R为炉渣碱度约束；wl为金属物料重量，其中，下标l代表金属物料的编号，包括铁水、废钢和生铁；(Si)l为金属物料中的元素硅的含量。
考虑金属物料重量，计算元素氧化量：
式中，δi为元素氧化量，其中，下标i代表元素的编号，包括元素碳、硅、锰和磷；wl为金属物料重量；(Ei)l指金属物料中的元素的含量；(Ei)met为钢水中的元素的含量。
考虑元素氧化量和副原料重量，计算炉渣中的氧化物重量：
式中，为炉渣中的氧化物重量；λi为按照(1)式反应，元素所转化的氧化物与元素的质量比；δi为元素氧化量；ψj为副原料重量；(EixOy)j为副原料中的元素的氧化物含量。考虑炉渣中的铁氧化物重量，结合炉渣中的其它氧化物重量，计算炉渣中的氧化铁重量。
考虑炉渣中的氧化物重量，计算炉渣重量：
式中，wsl为炉渣重量；为炉渣中的氧化物重量。
考虑金属物料重量和元素氧化量，计算钢水重量：
式中，wmet为钢水重量；wl为金属物料重量；δi为元素氧化量。
考虑元素氧化量，计算氧气重量：
式中，为氧气重量；ki为元素的耗氧比例，即反应的氧气与元素的质量比；δi为元素氧化量。
考虑元素氧化量和副原料重量，计算烟气重量：
式中，wgas为烟气重量；δC为元素碳的氧化量；λC为元素碳转化的CO与元素碳的质量比；ψj为副原料重量；(CO2)j为副原料中的CO2的含量。
考虑铁水重量和废钢重量，计算投入物物理热：
式中，Hq为投入物物理热，其中，下标q代表投入物的编号，包括金属物料、氧气和辅助材料，并且其中，除了铁水和废钢之外，由于其它投入物温度等于参比温度，因此其它投入物物理热为0；Cq,l为投入物比热容；wq为投入物重量；Tq为投入物温度；T0为参比温度；χ为计算判定系数，若投入物为液态，则为1，否则为0；为投入物熔化热。
考虑元素氧化量，计算元素反应热：
式中，Hr为元素反应热；δi为元素氧化量；为元素的氧化反应热；/>为元素所转化的氧化物的成渣反应热。
考虑钢水重量、炉渣重量和烟气重量，计算产出物物理热：
式中，Hk为产出物物理热，其中，下标k代表产出物的编号，包括钢水、炉渣和烟气；Cp,k为产出物比热容；wk为产出物重量；Tk为产出物温度；T0为参比温度；χ为计算判定系数，若产出物为液态，则为1，否则为0；为产出物熔化热。
考虑投入物物理热和元素反应热，计算综合热损耗：
式中，Hloss为综合热损耗；Hq为投入物物理热；Hr为元素反应热；φ为比例系数，取值范围基于经验统计为[0.04,0.06]。
考虑投入物物理热、元素反应热、产出物物理热和综合热损耗，计算热量富余量：
式中，ΔH0为热量富余量；Hq为投入物物理热；Hr为元素反应热；Hk为产出物物理热；Hloss为综合热损耗。
如果热量富余量大于0，则表明热量有富余，需要加入冷却剂(例如，矿石)；如果若热量富余量小于0，则表明热量不足，需要加入发热剂；考虑热量富余量，计算矿石和发热剂重量：
ψore＝-max(ΔH0,0)/η (14)
式中，ψore为矿石重量；ψsic为发热剂重量；ΔH0为热量富余量；η为单位重量的矿石对热量的影响；为单位重量的发热剂对热量的影响。
考虑投入物重量、产出物重量、矿石重量和发热剂重量，计算修正后的投入物重量和产出物重量，如下：
w'q＝wq+ψore·ξq+ψsic·ωq (16)
w'k＝wk+ψore·ξk+ψsic·ωk (17)
式中，w'q为修正后的投入物重量；w'k为修正后的产出物重量；wq为投入物重量；wk为产出物重量；ψore为矿石重量；ψsic为发热剂重量；ξ表示单位重量矿石对物重量的影响；ω表示单位重量发热剂对物重量的影响。
S340：基于转炉炼钢的投入量和产出量，确定最终产品的总收益增加值。
这里，首先以输入物质项目为投入成本，扣除输出物质项目中可以回收利用的项目的回收收益以及废钢预热成本，构建转炉炼钢后的单位钢水的投入成本。其中，基于转炉炼钢的投入量和产出量，并且基于投入物投入成本、回收物回收收益和废钢预热成本，确定单位钢水的投入成本。单位钢水的投入成本如下：
式中，Cmet为单位钢水的投入成本；Pq为投入物的价格；w'q为修正后的投入物重量；P'为废钢预热成本；wscr为废钢重量；ηr为回收物的回收率，其中，下标r代表回收物的编号，包括炉渣和烟气；Pr为回收物的回收价格；wr为回收物重量(其为修正后的产出物重量减去钢水重量)；wmet为钢水重量。
其中，废钢预热成本对于特定的废钢预热系统而言取决于废钢预热温度，因此可以将废钢预热成本作为废钢预热温度的函数，即：
P'＝F(Tscr) (19)
式中，P'为废钢预热成本；Tscr为废钢预热温度。
参考图4，废钢预热成本随着废钢预热温度的升高而增大，在废钢预热温度较低的区域，废钢预热成本增大较慢，在废钢预热温度较高的区域，废钢预热成本增大较快。可以由实际的生成数据统计分析，或者通过理论及经验计算，得出该废钢预热成本变化特性曲线的表达式。
其次，确定最佳废钢预热温度的目的是达到盈利增收。钢水不是最终的产品，但是可以通过其能形成的最终产品进行折算，进而构建最终产品的总收益增加值。其中，基于单位钢水的投入成本，并且基于铁水实际投入量、最终产品收得率及其收益，确定最终产品的总收益增加值。最终产品的总收益增加值如下：
式中，ΔP为最终产品的总收益增加值；Z为单位产品的边际收益；γ为单位钢水折算为单位最终产品的收得率；Qhot为铁水实际投入量，可以采用实际生产数据；wmet、whot为钢水重量和铁水重量；为参比条件的钢水重量和铁水重量；Cmet为单位钢水的投入成本；/>为参比条件的单位钢水的投入成本。
对于不同的废钢预热温度，循环进行步骤S330和S340，从而得到相应的最终产品的总收益增加值。这里，为了获取足够的精度，可以将废钢预热温度离散为足够多的点数N，并且考虑工艺允许的废钢预热范围(即，废钢预热温度约束)，在每次循环时设定废钢预热温度/>并且n＝n+1。
S350：基于最终产品的总收益增加值和废钢预热温度之间的变化关系，确定最优的废钢预热温度。
这里，参考图5，以废钢预热温度为横轴，最终产品的总收益增加值为纵轴，作出总收益增加值变化特性曲线。首先，如图所示，随着废钢预热温度升高，总收益增加值呈现先升高后降低的变化趋势，总收益增加值存在一个最大值的极值点，从而确定最终产品的总收益增加值最大时的废钢预热温度另外，总收益增加值可以为正，也可能负，取决于废钢预热温度的变化，从而确定最终产品的总收益增加值为0时的废钢预热温度，即盈利平衡时的废钢预热温度/>
若总收益增加值为0时的废钢预热温度<总收益增加值最大时的废钢预热温度则说明可以通过增大废钢预热温度来实现总收益增加；反之，若总收益增加值为0时的废钢预热温度/>>总收益增加值最大时的废钢预热温度/>则说明可以通过减小废钢预热温度来实现总收益增加。总收益增加值为0时的废钢预热温度/>以及总收益增加值最大时的废钢预热温度/>决定了废钢预热温度的优化选择区间(即，图中阴影区域)。
其次，考虑工艺允许的废钢预热范围(即，废钢预热温度约束)，确定最优的废钢预热温度。如图所示，对于总收益增加值为0时的废钢预热温度/><总收益增加值最大时的废钢预热温度/>的情况，为了增加总收益，需要增大废钢预热温度。而废钢预热温度又需要小于现有废钢预热系统的废钢预热温度上限/>因此确定最优的废钢预热温度/>
最后，可以将确定的最优废钢预热温度下发到生产线的控制设备，以控制生产线中包括的废钢预热系统。
可以理解的是，上述实施例为本申请技术方案的示例性说明，本领域技术人员可以采用其他变形方式。本申请技术方案能够适应转炉炼钢工艺的变化，成本及盈利分析方法不仅适用于转炉炼钢的废钢预热温度参数的优化决策控制，同样可以用于其它工艺参数的优化决策控制，具有推广应用可能及拓展应用前景。
现在参考图6，所示为根据本申请的一实施例的SoC(System on Chip，片上系统)600的框图。该SoC 600可以设置在智能生产线上，用于制定生产线的废钢预热系统的最优废钢预热温度确定方案并实施控制。
在图6中，相似的部件具有同样的附图标记。另外，虚线框是更先进的SoC的可选特征。在图6中，SoC 600包括：互连单元650，其被耦合至处理器610；系统代理单元670；总线控制器单元680；集成存储器控制器单元640；一组或一个或多个协处理器620，其可包括集成图形逻辑、图像处理器、音频处理器和视频处理器；静态随机存取存储器(SRAM，StaticRandom-Access Memory)单元630；直接存储器存取(DMA，Direct Memory Access)单元660。在一个实施例中，协处理器620包括专用处理器，诸如例如网络或通信处理器、压缩引擎、GPGPU(General-purpose computing on graphics processing units，图形处理单元上的通用计算)、高吞吐量MIC处理器、或嵌入式处理器等。
静态随机存取存储器(SRAM)单元630可以包括用于存储数据和/或指令的一个或多个有形的、非暂时性计算机可读介质。计算机可读存储介质中存储有指令，具体而言，存储有该指令的暂时和永久副本。该指令可以包括：由处理器中的至少一个执行时导致SoC实施如图3所述最优废钢预热温度确定方法的指令。当指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中公开的方法。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
本申请的各方法实施方式均可以以软件、磁件、固件等方式实现。
可将程序代码应用于输入指令，以执行本文描述的各功能并生成输出信息。可以按已知方式将输出信息应用于一个或多个输出设备。为了本申请的目的，处理系统包括具有诸如例如数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)、微控制器、专用集成电路(ASIC)或微处理器之类的处理器的任何系统。
程序代码可以用高级程序化语言或面向对象的编程语言来实现，以便与处理系统通信。在需要时，也可用汇编语言或机器语言来实现程序代码。事实上，本文中描述的机制不限于任何特定编程语言的范围。在任一情形下，该语言可以是编译语言或解释语言。
至少一个实施例的一个或多个方面可以由存储在计算机可读存储介质上的表示性指令来实现，指令表示处理器中的各种逻辑，指令在被机器读取时使得该机器制作用于执行本文所述的技术的逻辑。被称为“IP(Intellectual Property，知识产权)核”的这些表示可以被存储在有形的计算机可读存储介质上，并被提供给多个客户或生产设施以加载到实际制造该逻辑或处理器的制造机器中。
在一些情况下，指令转换器可用来将指令从源指令集转换至目标指令集。例如，指令转换器可以变换(例如使用静态二进制变换、包括动态编译的动态二进制变换)、变形、仿真或以其它方式将指令转换成将由核来处理的一个或多个其它指令。指令转换器可以用软件、硬件、固件、或其组合实现。指令转换器可以在处理器上、在处理器外、或者部分在处理器上且部分在处理器外。
Claims (6)
1.一种最优废钢预热温度的确定方法，用于生产线的控制设备，所述控制设备用于控制所述生产线中包括的废钢预热系统，其特征在于，所述方法包括：
对于不同的废钢预热温度，确定转炉炼钢的投入量和产出量；其中，转炉炼钢的投入量包括以下中的一个或多个：铁水重量、废钢重量、生铁重量、氧气重量、辅助材料重量，转炉炼钢的产出量包括以下中的一个或多个：钢水重量、炉渣重量、烟气重量，
石灰重量为式中，κ为计算系数，取值范围为[2.3,3.1]；R为炉渣碱度约束；wl为金属物料重量，其中，下标l代表金属物料的编号，包括铁水、废钢和生铁；(Si)l为金属物料中的元素硅的含量；
元素氧化量为式中，δi为元素氧化量，其中，下标i代表元素的编号，包括元素碳、硅、锰和磷；wl为金属物料重量；(Ei)l指金属物料中的元素的含量；(Ei)met为钢水中的元素的含量；
炉渣中的氧化物重量为式中，/>为炉渣中的氧化物重量；λi为元素所转化的氧化物与元素的质量比；δi为元素氧化量；ψj为副原料重量；(EixOy)j为副原料中的元素的氧化物含量；
炉渣重量为式中，wsl为炉渣重量；/>为炉渣中的氧化物重量；
钢水重量为式中，wmet为钢水重量；wl为金属物料重量；δi为元素氧化量；
氧气重量为式中，/>为氧气重量；ki为元素的耗氧比例；δi为元素氧化量；
烟气重量为式中，wgas为烟气重量；δC为元素碳的氧化量；λC为元素碳转化的CO与元素碳的质量比；ψj为副原料重量；(CO2)j为副原料中的CO2的含量；
投入物物理热为式中，Hq为投入物物理热，其中，下标q代表投入物的编号，包括金属物料、氧气和辅助材料，并且其中，除了铁水和废钢之外，由于其它投入物温度等于参比温度，因此其它投入物物理热为0；Cq,l为投入物比热容；wq为投入物重量；Tq为投入物温度；T0为参比温度；χ为计算判定系数，若投入物为液态，则为1，否则为0；/>为投入物熔化热；
元素反应热为式中，Hr为元素反应热；δi为元素氧化量；/>为元素的氧化反应热；/>为元素所转化的氧化物的成渣反应热；
产出物物理热为式中，Hk为产出物物理热，其中，下标k代表产出物的编号，包括钢水、炉渣和烟气；Cp,k为产出物比热容；wk为产出物重量；Tk为产出物温度；T0为参比温度；χ为计算判定系数，若产出物为液态，则为1，否则为0；/>为产出物熔化热；
综合热损耗为式中，Hloss为综合热损耗；Hq为投入物物理热；Hr为元素反应热；φ为比例系数，取值范围为[0.04,0.06]；
热量富余量为式中，ΔH0为热量富余量；Hq为投入物物理热；Hr为元素反应热；Hk为产出物物理热；Hloss为综合热损耗；如果热量富余量大于0，加入矿石；如果热量富余量小于0，加入发热剂；
矿石重量为ψore＝-max(ΔH0,0)η，式中，ψore为矿石重量；ΔH0为热量富余量；η为单位重量的矿石对热量的影响；
发热剂重量为式中，ψsic为发热剂重量；ΔH0为热量富余量；/>为单位重量的发热剂对热量的影响；
修正后的投入物重量为w'q＝wq+ψore·ξq+ψsic·ωq，式中，w'q为修正后的投入物重量；wq为投入物重量；ψore为矿石重量；ψsic为发热剂重量；ξ表示单位重量矿石对物重量的影响；ω表示单位重量发热剂对物重量的影响；
修正后的产出物重量为w'k＝wk+ψore·ξk+ψsic·ωk，式中，w'k为修正后的产出物重量；wk为产出物重量；ψore为矿石重量；ψsic为发热剂重量；ξ表示单位重量矿石对物重量的影响；ω表示单位重量发热剂对物重量的影响；
基于转炉炼钢的投入量和产出量，确定最终产品的总收益增加值；其中，
基于转炉炼钢的投入量和产出量，并且基于投入物投入成本、回收物回收收益和废钢预热成本，确定单位钢水的投入成本，
单位钢水的投入成本为式中，Cmet为单位钢水的投入成本；Pq为投入物的价格；w'q为修正后的投入物重量；P'为废钢预热成本；wscr为废钢重量；ηr为回收物的回收率，其中，下标r代表回收物的编号，包括炉渣和烟气；Pr为回收物的回收价格；wr为回收物重量，其为修正后的产出物重量减去钢水重量；wmet为钢水重量；
废钢预热成本为P'＝F(Tscr)，式中，P'为废钢预热成本；Tscr为废钢预热温度；
基于单位钢水的投入成本，并且基于铁水实际投入量、最终产品收得率及其收益，确定最终产品的总收益增加值，
最终产品的总收益增加值为式中，ΔP为最终产品的总收益增加值；Z为单位产品的边际收益；γ为单位钢水折算为单位最终产品的收得率；Qhot为铁水实际投入量；wmet、whot为钢水重量和铁水重量；/> 为参比条件的钢水重量和铁水重量；Cmet为单位钢水的投入成本；/>为参比条件的单位钢水的投入成本；
对于不同的废钢预热温度，循环进行上述步骤，从而得到相应的最终产品的总收益增加值，基于最终产品的总收益增加值和废钢预热温度之间的变化关系，确定最优的废钢预热温度；其中，
基于最终产品的总收益增加值和废钢预热温度之间的变化关系，确定总收益增加值为0以及总收益增加值最大时的废钢预热温度；
基于总收益增加值为0以及总收益增加值最大时的废钢预热温度，并且基于废钢预热温度约束，确定最优的废钢预热温度。
2.根据权利要求1所述的最优废钢预热温度的确定方法，其特征在于，在对于不同的废钢预热温度，确定转炉炼钢的投入量和产出量之前，所述方法还包括：
获取转炉炼钢的工艺条件及相关参数，其中，转炉炼钢的工艺条件及相关参数包括以下中的一个或多个：铁水比、铁水成分、入炉铁水温度、废钢成分、辅助材料种类及其成分。
3.根据权利要求1所述的最优废钢预热温度的确定方法，其特征在于，在对于不同的废钢预热温度，确定转炉炼钢的投入量和产出量之前，所述方法还包括：
获取转炉炼钢的工艺规范约束条件，其中，转炉炼钢的工艺规范约束条件包括以下中的一个或多个：废钢预热温度约束、炉渣全铁含量约束、炉渣碱度约束、渣量约束、转炉停吹温度约束、出钢成分约束。
4.一种计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读介质上存储有指令，该指令在计算机上执行时使计算机执行权利要求1-3中任一项所述的最优废钢预热温度的确定方法。
5.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储由所述电子设备的一个或多个处理器执行的指令，以及
处理器，是所述电子设备的处理器之一，用于执行权利要求1-3中任一项所述的最优废钢预热温度的确定方法。
6.一种生产线系统，其特征在于，包括生产线和用于控制所述生产线的电子设备，其中，
所述生产线中包括废钢预热系统，
所述电子设备包括：
存储器，用于存储由所述电子设备的一个或多个处理器执行的指令，以及
处理器，是所述电子设备的处理器之一，用于执行权利要求1-3中任一项所述的最优废钢预热温度的确定方法。
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| 废钢预热经济效益分析;张建国;中国废钢铁;20171028(第05期);58-61 * |
| 钢铁生产智能控制技术;孙浩等;冶金动力;20040825(第04期);93-96 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115261547A (zh) | 2022-11-01 |
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