轉(zhuǎn)爐提釩靜態(tài)控制模型建立與優(yōu)化的研究.pdf

1、釩鈦磁鐵礦是生產(chǎn)釩及含釩產(chǎn)品的主要礦物資源，將其經(jīng)高爐冶煉得到含釩鐵水后，再通過轉(zhuǎn)爐氧化吹煉得到半鋼和釩渣，半鋼進(jìn)入轉(zhuǎn)爐繼續(xù)煉鋼，而釩渣經(jīng)過鈉化焙燒、浸取、沉淀等步驟制取V2O5等含釩產(chǎn)品。其中，轉(zhuǎn)爐提釩是提釩工藝的關(guān)鍵步驟，其冶煉終點(diǎn)釩渣和半鋼的質(zhì)量直接影響后續(xù)工藝中釩的提取率和煉鋼工藝的順行?？刂妻D(zhuǎn)爐冶煉溫度和元素的氧化程度，提高釩的提取率，并保證半鋼質(zhì)量，是轉(zhuǎn)爐提釩終點(diǎn)控制的主要目的。為此，本論文通過研究轉(zhuǎn)爐提釩工藝中冷卻劑的冷卻

2、效應(yīng)、無煙煤對終點(diǎn)的影響以及提釩物料平衡、熱平衡和釩平衡，建立轉(zhuǎn)爐提釩靜態(tài)控制模型，為攀鋼轉(zhuǎn)爐提釩過程控制提供理論指導(dǎo)并應(yīng)用于實際生產(chǎn)。
　　 本文以攀鋼提釩工藝為研究對象，通過理論計算和DSC實驗，研究各冷卻劑在不同溫度下的冷卻效應(yīng)，研究表明，冷固球團(tuán)的冷卻能力分別是生鐵塊、釩渣及絕廢渣的3.6、1.8、1.7倍，結(jié)合成本以及冷卻能力進(jìn)行綜合考慮，建議轉(zhuǎn)爐氧化吹煉過程中采用冷固球團(tuán)作冷卻劑。通過理論分析和現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析，得出轉(zhuǎn)爐

3、提釩過程中，在1t鐵水中加入1kg無煙煤的增碳量為0.02％，增溫效應(yīng)為2.4℃，加入無煙煤對減少渣中TFe含量基本無影響，但會增高半鋼殘V含量和回硫。
　　 通過現(xiàn)場實驗，研究轉(zhuǎn)爐提釩過程的物料平衡、熱平衡及釩平衡。轉(zhuǎn)爐提釩的釩收率大約為66.10％，改善冶煉工藝，減少半鋼殘釩和出半鋼過程中釩渣的流失有利于提高釩的提取率。提釩過程吹煉損失約為5.24％，較轉(zhuǎn)爐煉鋼的吹煉損失小。爐子的熱效率為93.90％，提釩過程中應(yīng)盡量采取兩

4、爐或三爐出渣。
　　 本文采用MATLAB軟件，結(jié)合提釩反應(yīng)機(jī)理，運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立了冷卻劑加入量模型、供氧模型和終點(diǎn)預(yù)測模型，將冷卻劑的冷卻效應(yīng)、無煙煤的熱效應(yīng)及物料平衡加入到模型的建立過程中，達(dá)到簡化參數(shù)的目的，使模型的精度更高。就攀鋼生產(chǎn)特點(diǎn)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)地分析，并運(yùn)用聚類算法等方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后對模型進(jìn)行訓(xùn)練與檢驗。得到冷固球團(tuán)模型檢驗樣本的平均誤差為13.7％，供氧量模型檢驗樣本的誤差為7.04％，所建立

5、的吹氧量模型和冷卻劑加入量模型具有易于控制、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。預(yù)測模型的終點(diǎn)溫度和終點(diǎn)C含量預(yù)測誤差較小，分別為0.97％和2.61％，終點(diǎn)V含量的預(yù)測誤差較大。
　　 通過分析訓(xùn)練結(jié)果及模型存在的問題，結(jié)合遺傳算法，對模型參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)權(quán)值全局尋優(yōu)的效果。并且分別對三個模型網(wǎng)絡(luò)的中間層神經(jīng)元數(shù)目進(jìn)行優(yōu)化。冷卻劑加入量模型和吹氧量模型的中間層神經(jīng)元數(shù)目最終的優(yōu)化結(jié)果分別為15和24個，預(yù)測模型的中間層神經(jīng)元數(shù)目最優(yōu)為25