[发明专利]利用LSTM系统的顶底复合吹炼转炉生产工艺控制方法

权利要求书

1.一种利用LSTM系统的顶底复合吹炼转炉生产工艺控制方法，其特征在于，利用LSTM系统单元，实现对顶底复合吹炼转炉炼钢生产的确认吹炼方式阶段、主吹阶段和补吹阶段这三个阶段的联合建模，处理和预测顶底复合吹炼转炉炼钢生产工艺的时间序列中间隔和延迟相对较长的重要事件，包括如下步骤：

(1)对顶底复合吹炼转炉炼钢生产工艺的确认吹炼方式阶段、主吹阶段和补吹阶段三个阶段进行数据收集，其中确认吹炼方式阶段的输入数据主要为目标钢水的规格；

(2)对在所述步骤(1)中收集到的数据进行过滤和预处理，生成训练集；

(3)利用在所述步骤(2)中生成的训练集，对预先设计的利用LSTM系统的顶底复合吹炼转炉生产工艺控制模型进行训练；

(4)在实际的顶底复合吹炼转炉生产工艺的确认吹炼方式阶段，利用在所述步骤(3)中训练好的模型确定主吹方式；

(5)在实际的顶底复合吹炼转炉生产工艺的主吹阶段，利用在所述步骤(3)中训练好的模型预测主吹终点；

(6)在实际的顶底复合吹炼转炉生产工艺的补吹阶段，利用在所述步骤(3)中训练好的模型预测补吹终点；

在所述步骤(5)中，当主吹终点的钢水规格直接命中目标钢水规格，则不需要进入所述步骤(6)的补吹阶段及其终点预测；当主吹终点的钢水规格未命中目标钢水规格，则进入所述步骤(6)的补吹阶段，进行补吹终点预测；

在所述步骤(3)中，利用LSTM系统的顶底复合吹炼转炉生产工艺控制模型依次包括输入的LSTM层和输出的tanh层，在所述步骤(1)中的顶底复合吹炼转炉炼钢生产工艺的三个阶段的输入数据首先分别进入对应阶段独立的LSTM层，LSTM层是长度为3的LSTM单元序列，每个LSTM单元对应顶底复合吹炼转炉炼钢生产工艺的一个阶段，每个LSTM单元的输出数据分别通过一个对应的tanh层单元输出最终结果，每个输出数值的范围为[-1,1]；通过LSTM单元的依次连接实现三个阶段的数据耦合，前一LSTM单元输出的数据作为后一LSTM单元序列的部分输入数据；从向确认吹炼方式阶段的LSTM单元输入原始数据开始，到最终从补吹阶段的tanh层单元输出预测补吹终点数据，完成对顶底复合吹炼转炉生产工艺周期进行控制。

2.根据权利要求1所述利用LSTM系统的顶底复合吹炼转炉生产工艺控制方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，顶底复合吹炼转炉炼钢生产工艺的每个阶段需要收集的数据分为输入数据和输出数据如下：

对于确认吹炼方式阶段，输入数据主要为铁水、废钢和目标钢水的规格，输出数据主要为确定的主吹方式；

对于主吹阶段，输入数据主要为确认吹炼方式阶段的输出数据、当前阶段的炉内炉气状态和炉口火焰状态，输出数据主要为预测的主吹阶段的终点钢水规格和预测的补吹方式；

对于补吹阶段，输入数据主要为主吹阶段的输出数据、当前阶段的炉内炉气状态、炉口火焰状态和实际所测的主吹终点钢水规格，输出数据主要为预测的补吹阶段的终点钢水规格；

对应顶底复合吹炼转炉炼钢生产工艺的各阶段，铁水规格主要包括铁水质量、温度、硫含量和碳含量；废钢规格主要为废钢质量；目标钢水规格主要包括目标钢水温度和碳含量；确定的主吹方式主要包括主吹吹氧量、主吹时间、氧气流量、氧压、氧枪位置、氮气量、氩气量和造渣各成分含量；炉内炉气状态主要包括炉气温度、氧含量、二氧化碳含量、一氧化碳含量、氮气含量和惰性气体含量；炉口火焰状态主要包括火焰明亮度；预测的终点钢水规格主要包括钢水温度和碳含量；预测的补吹方式主要包括补吹氧气量、补吹时间、氧气流量、氧压、氧枪位置、氮气量和造渣各成分含量；实际所测的主吹终点钢水规格主要包括钢水温度和碳含量。

3.根据权利要求2所述利用LSTM系统的顶底复合吹炼转炉生产工艺控制方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，确定的主吹方式和预测的补吹方式的造渣各成分主要包括石灰、萤石、菱镁矿和生白云石中的任意一种成分或任意几种成分。