摘要：在炼钢转炉冶炼过程中，需要根据钢种对成分的要求，添加合金对钢水的成分进行调整。由于合金的种类较多，合金所含的成分复杂，在满足成分的要求下，合金种类存在多种组合。而不同的合金价格不同，可以从中选择价格低的合金组合，以降低炼钢成本。在目前邯宝炼钢厂转炉炼钢生产的二级模型中，所使用的合金计算模块，由于不涉及成本计算，所以计算结果只能满足成分方面的要求。对于成本控制只能凭借人工经验选择合金的种类和使用量，不能满足当前生产对成本的要求。为解决上述问题，在广泛吸收了理论和现场操作的经验基础上，开发了转炉合金优化系统。
关键词：转炉；合金优化
引言：为了能够满足炼钢厂的生产需求，在炼钢转炉冶炼过程中，需要根据钢种要求添加合金以满足成分要求。目前在生产过程中，合金计算模型中不涉及成本计算，只能凭人工经验选择合金。通过开发软件系统，实现了合金成本优化，满足了生产要求。
1.模型设计
1.1模型的功能
（1）自动采集当前炉次、制造命令号、钢种、钢水成分、合金成分、合金价格，免除了操作人员手工录入带来的不便和数据错误。（2）可以按现场的实际情况修改目标成分，提高钢种命中率。可以根据当前生产状况，修改合金收得率，使其更加符合实际情况。（3）可以根据现场情况增减合金种类，以更好地满足生产要求。（4）实现Delphi7调用matlab中的线性优化模块，以及两者之间的数据传递，计算优化结果准确、合理。
1.2模型的算法
在转炉合金化模型的中，需要设计算法，在满足目标条件，即成分要求的情况下，使得使用合金的成本最小。
2.系统设计
2.1程序结构
如图1所示。
图1.
2.2主程序的设计
使用Delphi语言开发软件，程序界面友好易操作。所有的数据输入自动屏蔽非数字字符，避免了数据输入错误。操作人员要登录系统，首先需要IP授权。系统管理员在数据库IP授权表中填入需要授权的IP地址以后，操作人员才可登陆系统。系统的操作界面分为如下几部分：炉座选择面板，可以对三个转炉进行选择；当前炉次信息显示面板，包括炉次号、制造命令号、钢种；吨钢合金成本显示面板；当前炉次合金收得率设置面板；停吹成分显示面板；钢种标准成分显示面板；出钢量设置面板；成分优化结果显示面板；合金成分和价格设置面板；合金加入种类和重量显示面板。使用系统之前，首先应该对合金的成分和价格进行设置。如图2，可以根据实际需要修改合金成分及价格。合金种类有高碳锰铁、中碳锰铁、硅锰、硅铁、增碳剂、电解锰。成分包含碳、硅、锰、磷四种成分。如图3，操作人员在炉座选择面板中对炉座进行选择后，无需人工输入，系统可以自动从MES系统获得所选炉座的当前冶炼炉次、制造命令号与钢种信息，并在当前炉次信息显示面板中显示。操作人员点击成分查询按钮，系统可以自动从MES系统采集当前冶炼钢种的目标成分信息，并从二级过程控制系统中采集获得当前炉次的停吹成分。分别输入收得率、出钢量及停吹成分后，点击计算按钮，主程序会调用matlab线性规划模块进行计算。计算完成之后，在吨钢合金成本显示面板中会显示满足目标成分的最低成本[1]，在合金加入种类和重量显示面板中会显示合金组合及重量，在成分优化结果显示面板中会显示成分优化结果。需要指出的是，在合金加入种类和重量显示面板中，可以通过复选框，屏蔽某些合金，以更好地适应生产要求。
图2.合金成分及价格设定：
图3.合金优化计算及显示：
2.3主程序和MES生产制造系统、二级过程控制系统的数据交换
本系统运行需要oracleclient的支撑。通过配置tnsname、DBlink和同义词后，可以方便的采集到当前冶炼炉次的信息、钢种目标成分和停吹成分[2]。
2.4三级控制网络数据库的开发
为配合前台软件的使用，在三级网进行了相应的数据库开发和改造工作，以实现系统的自动化运行。数据库包括：（1）基础字典：利用生产经营信息化系统生成为合金模型使用的钢质字典和合金字典，以便给软件提供基本的钢种、合金信息；（2）历史基础数据：在合金模型生成之初所需要的前一段时间转炉实际生产的技术质量指标，包括熔炼号、钢牌号、铁水装入量、废钢装入种类及重量、合金加入种类及重量、铁水成分信息、出钢成分信息、到LF炉精炼的成分信息等。（3）生产实际数据：分别在转炉和精炼收集实际生产数据，为合金模型自修正使用。
2.5主程序和matlab程序的数据交换
采用文本形式实现主程序和matlab程序之间的数据传递。主程序生成价格矩阵、成分百分比含量矩阵、成分所需量矩阵，matlab程序通过fopen函数读入矩阵参数后，调用Linprog线性规划模块进行计算并得出结果。计算结果包括合金重量矩阵和合金最低成本，通过fprintf函数输出到文件，再由主程序进行结果展示[3]。
结论
简而言之，本系统自动采集当前炉次、制造命令号、钢种、钢水成分、合金成分、合金价格，调用matlab软件线性优化模块，根据目标成分计算应当加入合金种类及重量，在满足成分要求的同时，使成本最低，代替了以往凭人工经验进行成本控制，使合金计算合理、准确、高效，成为在当前严峻市场形势下降本增效的有效工具。使用转炉合金优化系统后，钢种命中率提高了0.05%，产生了可观的经济效益。
参考文献：
[1]朱光俊，梁本川.转炉炼钢静态控制优化模型[J].炼钢，2019，15（4）：25-28.
[2]黄可为，杜斌.转炉合金最小成本控制模型[J].冶金自动化，2018（2）：11-13.
[3]赵秀芳，张佩瑾.钢液合金化规律的模拟研究及应用[J].冶金标准化与质量，2019（40）：14-16.
论文作者:文小飞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/16
标签：合金论文; 成分论文; 钢种论文; 转炉论文; 面板论文; 系统论文; 主程序论文; 《基层建设》2019年第21期论文;