基于NSGAⅡ算法的電弧爐優(yōu)化配料模型研究.pdf

1、作為冶金生產(chǎn)的先行環(huán)節(jié)，入爐料結(jié)構(gòu)合理與否關(guān)系到整個冶煉工藝、生產(chǎn)成本、電極消耗、產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能減排等實際問題。不合理的配料往往會造成冶煉周期延長、電耗和設(shè)備損耗加大，并且使精煉期鋼水成分調(diào)整的難度增加，更甚者會產(chǎn)生廢品影響正常工業(yè)生產(chǎn)。此外，我國鋼鐵企業(yè)的噸鋼可比能耗與世界先進(jìn)水平尚有較大差距，并且隨著鋼鐵工業(yè)的轉(zhuǎn)型，如何在開發(fā)新的入爐料和滿足電弧爐實際生產(chǎn)工藝前提下核算入爐料量，達(dá)到合理出鋼要求，實現(xiàn)低成本、低能耗生產(chǎn)成為當(dāng)下亟待解

2、決的問題。因此，對電弧爐配料模型進(jìn)行研究具有十分重要的意義。
　　本文在充分考慮電弧爐實際生產(chǎn)工藝和入爐料特點的前提下，以冶金實際生產(chǎn)中的物料平衡、能量守恒和冶金過程的物理化學(xué)反應(yīng)以及冶金熱力學(xué)及動力學(xué)的研究為切入點，綜合冶煉工藝中有利于節(jié)能降耗的基本理論知識，根據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化理論以及Pareto占優(yōu)的概念建立起一個多目標(biāo)的配料數(shù)學(xué)模型。針對目標(biāo)函數(shù)的確立問題，考慮到冶金生產(chǎn)中節(jié)能降耗的生產(chǎn)實際，通過引入載能體的概念并結(jié)合能耗的c-

3、g分析法，本文建立起一個基于最低噸鋼能耗的目標(biāo)函數(shù)，并與最低成本一起構(gòu)建配料模型的目標(biāo)函數(shù)。針對模型約束條件的優(yōu)選問題，即如何找到影響冶金配料的關(guān)鍵性約束條件確保模型的合理性，本模型將約束條件分為基于物料平衡、能量守恒的約束和基于實際生產(chǎn)的工藝條件并有利于節(jié)能降耗的約束兩大類。其中，基于物料平衡、能量守恒的約束主要分為：許用量約束、成分約束、總量約束、能量平衡約束、渣量平衡約束五項?；诠に嚄l件并有利于節(jié)能降耗的約束主要包括：堿度約束、

4、供氧量、焦炭配加量和鐵水配加量四項。
　　鑒于NSGAⅡ在求解多目標(biāo)優(yōu)化模型的成功應(yīng)用并且算法本身收斂性好、準(zhǔn)確性高、復(fù)雜度低等突出優(yōu)點，本模型基于該算法進(jìn)行求解。為保證算法的優(yōu)化效果采用另一經(jīng)典多目標(biāo)優(yōu)化算法SPEA2進(jìn)行求解，并在種群分布多樣性、算法收斂性、求解效率、解集的準(zhǔn)確性等方面做對比。仿真結(jié)果表明：NSGAⅡ算法較SPEA2算法對本模型的求解有更好的求解效果，得出的Pareto最優(yōu)前端更加優(yōu)秀，而SPEA2算法優(yōu)化效果