盐酸酸洗生产线酸洗过程建模与优化研究

摘要

我国是世界上最大的产钢大国，如何有效降低生产成本、提高产品质量是钢铁企业追求的目标。酸洗生产线作为冷轧薄板带钢生产的重要组成部分，存在着工业自动化水平较低、耗能严重等问题。研究以降低生产成本、提高产品质量为目标的酸洗过程建模与优化问题具有重要的理论与现实意义。
　　本文首先介绍了酸洗的基本原理和常见的酸洗方法，并较为详细地阐述了酸洗生产线的工艺流程，分析了酸洗过程及其主要影响因素。通过对酸洗原理的深入研究，依据化学反应动力学等理论，建立了酸洗反应速度模型。为计算成本，本文对盐酸酸洗过程中物耗、能耗等进行了分析，并建立了其与操作变量（4个酸液槽的温度、浓度以及带钢运行速度）相关关系的过程机理模型。通过仿真实验验证了模型的有效性。然后，利用所建立的酸洗过程模型模拟实际过程产生数据，利用核最小二乘(KPLS)方法建立了基于数据的盐酸酸洗过程预测模型。在此基础上，以经济效益最大化为优化目标，以操作变量为决策变量，建立酸洗生产线过程优化模型，并利用粒子群优化算法进行优化计算，得到优化结果。但由于过程模型误差的存在，优化结果与实际效果差距较大。针对这一问题，本文应用基于KPLS和SQP方法的迭代优化控制方法来更新控制输入从而不断改进实际效益值，仿真验证了其有效性。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 酸洗过程建模与优化研究发展现状

1．3 本文主要工作

第2章 盐酸酸洗原理与工艺流程

2．1 酸洗原理及分类

2．1．1 带钢表面状态

2．1．2 酸洗原理及分类

2．1．3 酸洗缓蚀剂

2．2 盐酸酸洗工艺流程

2．2．1 酸洗生产线工艺流程

2．2．2 酸洗段工艺流程

第3章 盐酸酸洗生产线过程建模研究

3．1 盐酸酸洗反应速度建模与评价

3．1．1 基本粒子群算法的发展与基本原理

3．1．2 酸洗反应速度模型

3．1．3 盐酸酸洗效果评价

3．2 酸洗生产线过程建模

3．2．1 单位时间酸洗生产线产量的计算

3．2．2 单位时间酸洗生产线原料消耗的计算

3．2．3 单位时间酸洗生产线消耗盐酸的计算模型

3．2．4 单位时间酸洗生产线热交换量的计算

3．2．5 单位时间酸洗生产线用电量的计算

3．3 酸洗生产线过程模型

3．4 小结

第4章 盐酸酸洗生产线过程优化研究

4．1 酸洗过程预测模型的建立

4．1．1 基于核函数的偏最小二乘(KPLS)方法

4．1．2 基于KPLS方法的酸洗过程预测模型的建立

4．2 酸洗生产线过程优化与分析

4．2．1 酸洗生产线过程优化模型的建立

4．2．2 酸洗生产线过程优化结果与分析

4．3 基于KPLS和SQP方法的酸洗效益迭代优化控制

4．3．1 序列二次规划算法(SQP)

4．3．2 基于KPLS和SQP方法的酸洗效益迭代优化控制

4．4 小结

第5章 结论与展望

参考文献

致谢