[發明專利]利用LSTM系統的頂底復合吹煉轉爐生產工藝控制方法

有效

• 申請號: 201810036366.2
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108251591B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 陳雪;郭峻材;王小飛;陳希;魏艷強;毛科峰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C21C5/35
• 分類號: C21C5/35
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

1.一種利用LSTM系統的頂底復合吹煉轉爐生產工藝控制方法，其特征在于，利用LSTM系統單元，實現對頂底復合吹煉轉爐煉鋼生產的確認吹煉方式階段、主吹階段和補吹階段這三個階段的聯合建模，處理和預測頂底復合吹煉轉爐煉鋼生產工藝的時間序列中間隔和延遲相對較長的重要事件，包括如下步驟：

(1)對頂底復合吹煉轉爐煉鋼生產工藝的確認吹煉方式階段、主吹階段和補吹階段三個階段進行數據收集，其中確認吹煉方式階段的輸入數據主要為目標鋼水的規格；

(2)對在所述步驟(1)中收集到的數據進行過濾和預處理，生成訓練集；

(3)利用在所述步驟(2)中生成的訓練集，對預先設計的利用LSTM系統的頂底復合吹煉轉爐生產工藝控制模型進行訓練；

(4)在實際的頂底復合吹煉轉爐生產工藝的確認吹煉方式階段，利用在所述步驟(3)中訓練好的模型確定主吹方式；

(5)在實際的頂底復合吹煉轉爐生產工藝的主吹階段，利用在所述步驟(3)中訓練好的模型預測主吹終點；

(6)在實際的頂底復合吹煉轉爐生產工藝的補吹階段，利用在所述步驟(3)中訓練好的模型預測補吹終點；

在所述步驟(5)中，當主吹終點的鋼水規格直接命中目標鋼水規格，則不需要進入所述步驟(6)的補吹階段及其終點預測；當主吹終點的鋼水規格未命中目標鋼水規格，則進入所述步驟(6)的補吹階段，進行補吹終點預測；

在所述步驟(3)中，利用LSTM系統的頂底復合吹煉轉爐生產工藝控制模型依次包括輸入的LSTM層和輸出的tanh層，在所述步驟(1)中的頂底復合吹煉轉爐煉鋼生產工藝的三個階段的輸入數據首先分別進入對應階段獨立的LSTM層，LSTM層是長度為3的LSTM單元序列，每個LSTM單元對應頂底復合吹煉轉爐煉鋼生產工藝的一個階段，每個LSTM單元的輸出數據分別通過一個對應的tanh層單元輸出最終結果，每個輸出數值的范圍為[-1,1]；通過LSTM單元的依次連接實現三個階段的數據耦合，前一LSTM單元輸出的數據作為后一LSTM單元序列的部分輸入數據；從向確認吹煉方式階段的LSTM單元輸入原始數據開始，到最終從補吹階段的tanh層單元輸出預測補吹終點數據，完成對頂底復合吹煉轉爐生產工藝周期進行控制。

2.根據權利要求1所述利用LSTM系統的頂底復合吹煉轉爐生產工藝控制方法，其特征在于：在所述步驟(1)中，頂底復合吹煉轉爐煉鋼生產工藝的每個階段需要收集的數據分為輸入數據和輸出數據如下：

對于確認吹煉方式階段，輸入數據主要為鐵水、廢鋼和目標鋼水的規格，輸出數據主要為確定的主吹方式；

對于主吹階段，輸入數據主要為確認吹煉方式階段的輸出數據、當前階段的爐內爐氣狀態和爐口火焰狀態，輸出數據主要為預測的主吹階段的終點鋼水規格和預測的補吹方式；

對于補吹階段，輸入數據主要為主吹階段的輸出數據、當前階段的爐內爐氣狀態、爐口火焰狀態和實際所測的主吹終點鋼水規格，輸出數據主要為預測的補吹階段的終點鋼水規格；

對應頂底復合吹煉轉爐煉鋼生產工藝的各階段，鐵水規格主要包括鐵水質量、溫度、硫含量和碳含量；廢鋼規格主要為廢鋼質量；目標鋼水規格主要包括目標鋼水溫度和碳含量；確定的主吹方式主要包括主吹吹氧量、主吹時間、氧氣流量、氧壓、氧槍位置、氮氣量、氬氣量和造渣各成分含量；爐內爐氣狀態主要包括爐氣溫度、氧含量、二氧化碳含量、一氧化碳含量、氮氣含量和惰性氣體含量；爐口火焰狀態主要包括火焰明亮度；預測的終點鋼水規格主要包括鋼水溫度和碳含量；預測的補吹方式主要包括補吹氧氣量、補吹時間、氧氣流量、氧壓、氧槍位置、氮氣量和造渣各成分含量；實際所測的主吹終點鋼水規格主要包括鋼水溫度和碳含量。

3.根據權利要求2所述利用LSTM系統的頂底復合吹煉轉爐生產工藝控制方法，其特征在于：在所述步驟(1)中，確定的主吹方式和預測的補吹方式的造渣各成分主要包括石灰、螢石、菱鎂礦和生白云石中的任意一種成分或任意幾種成分。