连铸结晶器漏钢预报专家系统的开发和应用

论文摘要

结晶器内铸坯凝固状态的在线检测与控制是现代化连铸生产的核心环节。近年来,我国连铸用钢品种与规模日益扩大,铸机的拉速持续提高,不断对结晶器监控技术提出新的要求。作为结晶器过程监控研究的重要内容,高拉速下漏钢等各类异常的实时预报,结晶器热、力行为等重要过程参数在线检测,以及热成像、过程可视化等新技术的开发和应用,对于生产无缺陷铸坯和确保连铸生产的顺利进行具有重要意义。本文以板坯连铸为对象,围绕漏钢预报方法及结晶器专家系统的开发与应用进行研究。在查阅国内外文献、专利及结合钢厂实地调研结果的基础上,综述了漏钢预报的主要方法和研究进展,总结了国内外典型漏钢预报系统的相关算法与实用效果。通过对大量铸坯异常的数据样本的分析,归纳了铸坯角裂、表面裂纹、黏结等异常情况下结晶器温度变化的特征,针对结晶器漏钢的一般性规律,提出了结晶器热电偶选择、布置及其维护的策略和建议。以板坯连铸结晶器内铸坯漏钢的大量实测样本为基础,分析了铸坯黏结时的铜板温度趋势,在此基础上建立了结晶器漏钢预报的识别模型和算法。基于国内某钢厂板坯连铸生产现场信号检测条件,利用Visual C++开发出了漏钢预报离线模块,实现对历史漏钢数据样本的离线重点分析,并搭建了结晶器温度的在线检测系统,开发出了在线的结晶器漏钢预报软件模块。通过与国外同类系统在线并行监控连铸进程,结果表明：开发出的漏钢预报系统在准确率、误报率和漏报率等方面能够满足在线应用需求。最后,针对近年来快速推广的结晶器专家系统,围绕其核心功能与应用方法进行讨论。结合连铸现场的实际使用状况,专家系统在指导现场捞渣、判断铸坯黏结、评价保护渣润滑效果等方面效果显著,能够作为进一步拓展和丰富系统实用功能的重要内容。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 结晶器专家系统的概述
• 1.3 漏钢的类型及影响因素
• 1.3.1 黏结漏钢的类型及成因
• 1.3.2 黏结性漏钢的影响因素
• 1.4 国内外漏钢预报发展的现状
• 1.4.1 漏钢征兆原始信号检测方法
• 1.4.2 基于温度检测的漏钢预报方法
• 1.4.3 典型漏钢预报系统的开发与应用现状
• 1.5 本论文的主要工作
• 2 结晶器漏钢预报方法研究
• 2.1 结晶器中的传热行为
• 2.1.1 铸坯在结晶器中的凝固与传热
• 2.1.2 结晶器铜板温度场
• 2.2 结晶器铜板温度在线检测系统
• 2.2.1 热电偶的选取
• 2.2.2 热电偶埋设及布置方案
• 2.2.3 数据预处理
• 2.3 正常及异常状态下热电偶温度曲线模式
• 2.3.1 正常工况下铜板温度的变化特征
• 2.3.2 表面缺陷时的温度反应
• 2.3.3 角裂漏钢时的温度反应
• 2.3.4 铸坯黏结时的温度反应
• 2.4 漏钢预报判断模型
• 2.4.1 两种典型的漏钢模式
• 2.4.2 识别算法及模型的建立
• 2.4.3 识别算法的相关参数
• 2.5 提高漏钢预报准确性的方法
• 2.5.1 提高硬件的可靠性
• 2.5.2 优化生产工艺及操作
• 2.6 本章小结
• 3 基于温度检测的漏钢预报系统开发
• 3.1 系统的开发环境及框架设计
• 3.1.1 整体框架设计
• 3.1.2 系统硬件架构
• 3.1.3 软件开发环境
• 3.2 系统的界面与功能
• 3.2.1 系统的界面
• 3.2.2 系统的功能
• 3.3 某钢厂板坯连铸机的主要冶金参数
• 3.4 系统的运行结果及分析
• 3.4.1 离线分析
• 3.4.2 在线跟踪
• 3.4.3 系统报警后采取的措施
• 3.5 本章小结
• 4 结晶器专家系统及其应用方法开发
• 4.1 结晶器专家系统
• 4.1.1 专家系统的作用与功能
• 4.1.2 专家系统运行界面
• 4.2 保护渣热流云图
• 4.3 铸坯温度云图
• 4.4 摩擦力的检测及其应用方法
• 4.4.1 摩擦力在线检测
• 4.4.2 摩擦力的应用方法开发
• 4.5 结晶器传热状态实时检测
• 4.5.1 结晶器铜板温度的检测
• 4.5.2 结晶器总体热流检测方法
• 4.5.3 传热检测的应用方法
• 4.6 热像图及其应用方法的开发
• 4.6.1 热像图的定义及界面
• 4.6.2 热像图应用方法的开发
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢