(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202110967288.X (22)申请日 2021.08.23 (71)申请人 南京钢铁股份有限公司 地址 210035 江苏省南京市六合区卸甲甸 (72)发明人 朱守欣　范鼎东　程维玮　梁治国　 胡志勇　许旭东　邹翔宇　 (74)专利代理 机构 南京利丰知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 32256 代理人 任立 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06Q 30/02(2012.01) G06N 3/08(2006.01) C22C 33/06(2006.01) C21C 5/28(2006.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种炼钢合金化 窄成分控制方法 (57)摘要 本发明公开了一种炼钢合金化窄成分控制 方法， 涉及钢铁生产技术领域， 运用了BP神经网 络算法预算出钢量， 通过统计分析原理拟合合金 元素收得率与终点碳含量、 终点温度的方程， 从 而从物料平衡角度建立了钢水合金化最后加料 预测模型， 采用精确采集炼钢冶炼过程相关生产 数据作为变量， 以实现最优化的炼钢窄成分控 制， 提高炼钢生产效率和产品质量的目的。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 113919206 A 2022.01.11 CN 113919206 A 1.一种炼钢合金化 窄成分控制方法， 其特 征在于： 包括： （1） 通过生产设备采集多组电路炼钢中与出钢量相关的各项参数信息， 所述参数信息 包括废钢的重量、 废钢成分、 铁水成分、 铁水重量、 终点钢水成分、 成品成分、 终点温度、 出钢 量、 钢种成分控制中限、 各类合金的加入量信息； （2） 将所述步骤 （1） 采集的参数信息作为自变量和应变量， 并利用这些数据信息一部分 作训练样本， 一部分作检验样本； （3） 建立三层BP神经网络， 利用所述步骤 （2） 的训练样本输入到三层BP神经网络中， 对 BP神经网络进行自学习训练， 利用所述步骤 （2） 的检验样本对神经网络的预算结果进行验 证， 用预测的出钢量与实际的出钢量进行对比， 直至预测 值与实际值的相对误差足够小或 接近为0%， 从而确定三层神经网络的隐含层节点个数以及隐含层的权值和阈值； （4） 将终点钢水成分、 成品成分、 终点温度、 出钢量、 各类合金的加入量信息作为自变量 样本， 计算相应的合金 元素收得率； （5） 利用统计原理， 对所述步骤 （4） 的自变量样本和计算得到的合金收得率进行统计分 析， 得到各合金元素收得率与终点碳含量、 终点温度的拟合方程， 用于对合金料中合金元素 的收得率进行 预算； （6） 通过物料平衡原理计算待预测炉次各合金元素的需求量， 考虑各合金料市场实时 价格， 利用最优化原理， 预算出不同合金配比的加料模式， 以总合金加料成本作为判定依 据， 从而确定最优的合金加料模式。 2.根据权利要求1所述的一种炼钢合金化窄成分控制方法， 其特征在于： 采集的参数信 息均通过生产ERP系统直接获取， 采集20 0‑300组参数信息作为数据库。 3.根据权利要求2所述的一种炼钢合金化窄成分控制方法， 其特征在于： 从数据库中筛 选出与出钢量相关的参数， 废钢的重量、 废钢成分、 铁水成分、 铁水重量、 终点钢水成分、 各 类合金的加入量作为自变量， 出钢量作为应 变量， 构成BP神经网络的训练样本 。 4.根据权利要求1所述的一种炼钢合金化窄成分控制方法， 其特征在于： 建立三层BP神 经网络， 包括输入层、 隐含层、 输出层， 其中所述步骤 （2） 中的自变量构成输入层节点， 隐含 层节点数通过训练网络获得， 出钢量作为输出层。 5.根据权利要求4所述的一种炼钢合金化窄成分控制方法， 其特征在于： 选取250组数 据作为神经网络的训练样本， 剩下的5 0组数据作为检验样本， 验证神经网络训练的有效性， 训练之初选 定隐含层节点数以及各节点连接的权值和阈值； 然后将250组训练样本输入到三层神经网络对模型进行训练， 得到隐含层节点数和各 节点连接的权值和阈值， 将50组检验样本的自变量输入神经网络对网络进行验证， 将预算 得到的出钢量与实际值进 行比较， 根据预算值与实际值的误差大小重新调整隐含层节点数 和各节点连接的权值和阈值； 重复进行上述操作， 直到预算值与实 际值误差足够小或为零， 确定此时的隐含层节点 数以及各节点连接的权值和阈值大小， 得到训练好的满足现场的三层  BP神经网络 。 6.根据权利要求1所述的一种炼钢合金化窄成分控制方法， 其特征在于： 利用统计样本 拟合合金元素收得率与终点钢 水温度、 终点钢 水碳含量， 得到合金元素收得率与终点钢 水 温度、 终点钢水碳含量的二次函数关系：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113919206 A 2其关系式为： 合金元素收得率为： 其中， T终、 C终分别 为冶炼终点钢水温度和钢水碳含量； ω[i]规格 中 限为钢种元素i控制中限； ω[i]终点残余为终点钢 水元素i含量； X1、 X2、 Xn分别为合金料X1、 X2、 Xn加入量； ωin为合金料Xn中元素i的含量； Q出钢量 为出钢量。 7.根据权利要求6所述的一种炼钢合金化窄成分控制方法， 其特征在于： 合金料的加入 对出钢量产生影响， 因此需对合金i的需求量进行调整， 调整为： 合金元素i需求量 其中ΔQ为钢水增重， 元 素i整量。 8.根据权利要求1所述的一种炼钢合金化窄成分控制方法， 其特征在于： 利用最优化原 理进行炼钢过程中各限制条件下最优成本时各合金料的加入量， 该问题可描述为： 求： 其中： Z为加入合金料总成本， Cj为第j种合金单价； ωij为第j种合金中第i种元素的含 量； Bi为钢种第i种元素需求量； Bui为钢种第i中元素需求量上限值； Bli为钢种第i中元素需 求量下限值。 9.根据权利要求8所述的一种炼钢合金化窄成分控制方法， 其特征在于： 采用计算机编 译语言Visual  Basic对最优化合金加料模型的计算逻辑以及原始参数设定进行计算机编 程， 形成便捷用户界面， 运用到现场。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113919206 A 3