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上海跃进球团干燥预热过程的质量建模与分析

[导读]在球团生产过程中,干燥预热过程是提高球团强度的关键环节,但其热工过程复杂,各工艺参数之间互相耦合,存在许多不确定因素,难以建立精确数学模型来确定球团质量。

1 球团干燥预热过程的热工参数分析———球团质量标准。球团矿质量的优劣对高炉炼铁的产量、质量、成本、生产率、优质率等都有极大的影响。成品球的质量指标主要包括物理性能、化学成分及冶金性能等方面。其中, 物理性能指标主要包括抗压强度、转鼓指数和筛分指数等;化学成分指标主要包括TFe、FeO、S等含量, 以及成品球碱度等;冶金性能指标主要包括还原度和膨胀率等。其中, 物理性能指标与冶金性能指标中起决定作用的是抗压强度;化学成分指标主要由配料过程决定, 与球团的干燥预热过程关系不大。因此, 以预热球团的抗压强度质量指标为主, 建立质量模型来进行研究。———干燥预热过程影响球团质量的工艺参数分析。球团在预热、焙烧阶段之前需要进行干燥, 其目的是为了使生球通过预热阶段时能够安全承受其温度应力[4]。由干燥过程的机理可知, 干燥介质的温度、流速、流量、料层的厚度、生球的初始组成及尺寸等因素都是影响球团质量的关键因素, 其中生球的初始组成及尺寸由链篦机前的造球工段决定。链篦机—回转窑—环冷机的生产工艺如图1。链篦机是利用回转窑排出的热气流及环冷机余热给生球干燥, 预热及氧化固结的装置[5]。干燥预热过程可分为:鼓风干燥段、抽风干燥段、预热一段和预热二段。其中, 鼓风干燥段的热源为环冷三段的废气, 抽风干燥段的热源为预热二段的废气, 预热一段的热源为环冷二段的废气, 预热二段的热源为回转窑窑尾的热气流。因此, 鼓风干燥段、抽风干燥段、预热段的风温和风速都是影响球团质量的过程参数。结合链篦机自身的工艺特点, 链篦机的行走速度能够间接地反映球团在链篦机内的预热时间, 同样能够影响球团的质量。由此可知, 各工段的温度及风速、链篦机的料层厚度及链篦机的行走速度都是影响球团质量的过程参数。2 球团干燥预热过程的质量模型由以上分析可知, 影响预热球团抗压强度的因素很多, 它们和预热球团抗压强度之间蕴含的关系相当复杂, 目前对这些关系的认识还不完善, 因此传统方法建立质量模型是非常困难的。本文采用遗传算法和BP神经网络相结合的方法建立预热球团的抗压强度质量模型。2.1 遗传算法与BP神经网络的结合在BP神经网络中, 权值的初始化强烈地影响着最终解。不同的初始权值设置可能会对训练时间、收敛性、泛化误差造成巨大的差异。针对BP神经网络易陷入局部极小值和训练时间过长等缺点, 利用遗传算法全局寻优能力优化BP神经网络的权值[7], 既能进行大范围权重取值的搜索, 又在初始权重中引入了峰值误差修正的信息, 从而提高了峰值的映射精度[8]。按照上述思想, 网络的训练过程可分为两步:1) 采用遗传算法优化BP网络的初始权重;2) 利用BP算法修改网络权重。

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