重鋼出鋼過程鋼水溫降預測

重鋼出鋼過程鋼水溫降預測

1鋼水出鋼過程溫降預測隨著鋼鐵工業(yè)技術的發(fā)展，冶金過程技術的成熟，進一步提高了生產(chǎn)水平，降低了成本，提高了競爭力。應不可避免地對鋼筋混凝土的制備和生產(chǎn)過程中的鋼水監(jiān)控水平提出更嚴格的要求。為了適應高效連鑄生產(chǎn)的要求，必須將鋼水監(jiān)控在狹窄的區(qū)域。重鋼煉鋼廠生產(chǎn)鋼種較多,影響鋼水過程溫度變化因素多,鋼水出鋼過程溫降變化復雜,為了能夠了解各鋼種在出鋼過程的溫度變化規(guī)律,準確鋼水出鋼后的溫度,方便后續(xù)精煉過程對鋼水溫度的控制.需要有一種低成本,高效,準確的鋼水出鋼過程溫降預測方法.鋼水過程溫降預測通常有以下兩種方法:(1)回歸分析;(2)神經(jīng)網(wǎng)絡.由于回歸分析所得到的函數(shù)公式,有大量的數(shù)據(jù)不在樣本內(nèi),會產(chǎn)生額外的預測誤差;在仔細研究神經(jīng)網(wǎng)絡后也發(fā)現(xiàn),神經(jīng)網(wǎng)絡算法作為一個高級算法在處理多重因素擾動時具有很大的優(yōu)勢,但是它對于未來的預測表現(xiàn)出來的魯棒性和穩(wěn)定性并不好通過查閱大量文獻發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘方法在控制鋼水過程溫度中應用得并不多,大量文獻總結(jié)了影響鋼水出鋼溫度的因素及其這些因素與鋼水溫度之間的關系2鋼溫降不考慮出鋼量通過查閱文獻和現(xiàn)場調(diào)研得知結(jié)合重鋼煉鋼廠轉(zhuǎn)爐出鋼過程溫降與影響出鋼到吹氬前鋼水溫降的主要因素進行了前期的調(diào)研與分析.(1)重鋼的轉(zhuǎn)爐出鋼量都在80±2t,因此,在相同容量的轉(zhuǎn)爐出鋼量下,重鋼出鋼溫降不考慮出鋼量這一因素.(2)文獻表明(3)鋼種是由加入合金量所決定的,不同的鋼種合金加入量不同,而同一鋼種加入的合金量是基本相同的.因此,可以不考慮合金加入量的變化而只考慮鋼種的不同這一因素.重鋼的4種代表鋼種低碳鋼Q235A、中碳鋼65、Mn鋼16MnR、硅鋼DR加入的合金量見表1.(4)出鋼時間與出鋼口口齡的大小成反比,重鋼轉(zhuǎn)爐出鋼時間為3～6min,出鋼時間與出鋼口口齡的關系如圖1所示.因此,出鋼口大小與出鋼時間也只考慮出鋼時間這一因素.(5)目前重鋼的鋼包分為B,B1,B2,B3,C,D六種不同的包況(6)在本工作進行前期曾對重鋼鋼包進行了烘烤制度的研究3出鋼過程溫降綜上所述,在鋼水出鋼過程中,需要測試記錄數(shù)據(jù)類別就是鋼種,出鋼時間,出鋼溫度,包況.對重鋼煉鋼廠出鋼過程鋼水溫降及以上影響因素近5000組數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析.得到了的低碳鋼、合金鋼、中碳鋼、硅鋼分別在B,B1,B2,B3,C,D包況,出鋼時間在3～6min下的溫降平均值.對不同鋼種出鋼時刻的平均溫降,以及在不同包況下鋼種的平均溫降做一個簡單的比較出鋼時間在3～6min,不同鋼種,不同包況的平均溫降如表2和3所示不同的包況,不同的鋼種鋼水溫降都是隨出鋼時間的增加而增加的,同樣,不同包況,不同的鋼種出鋼溫度越高,鋼水的溫降也越大.合金鋼的溫降最大,其次是低碳鋼和中碳鋼,硅鋼的溫降最小.D包況溫降最大,B包況溫降最小,差距為8.34℃.4出鋼過程鋼水溫降預測把出鋼過程所采集到的溫度值和影響溫度變化的因素值錄入到數(shù)據(jù)庫服務器,通過建立數(shù)據(jù)庫查詢軟件,就可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫中以往在相同鋼水影響因素下出鋼過程的溫降,直接查詢得到現(xiàn)有鋼水過程溫降不同鋼種,不同包況,不同出鋼溫度,不同出鋼時間和它們所決定的出鋼過程鋼水溫降值組合都擁有一個序列號來方便數(shù)據(jù)庫查詢與管理,序列號在數(shù)據(jù)庫表中充當關鍵字.在數(shù)據(jù)庫中,步長選取原則如下,因為本工作主要研究了四種鋼種,重鋼的包況也只有6種,步長選取就是出鋼溫度,出鋼時間兩個參數(shù),選取步長大小是以傳感器所采集到的最小值或者生產(chǎn)實際中兩個相鄰物理量的最小值為標準,因此,出鋼溫度步長選取1℃,出鋼時間步長選取6s.針對以下工況,已知Q235A鋼種,出鋼溫度為1660℃,出鋼時間3min,包況為B2包況,那么通過在數(shù)據(jù)庫中查詢就可知,此鋼種此時溫降為47.5℃.該方法優(yōu)點是可以借助計算機快速查詢和數(shù)據(jù)庫的海量存儲的優(yōu)勢,節(jié)約了人力,同時和數(shù)據(jù)回歸方式相比較,數(shù)據(jù)庫查找的方法本身不會帶來額外的誤差,因為,查詢到的溫降值就是以往所得到的溫降值.通過長時間的數(shù)據(jù)積累,數(shù)據(jù)庫的過程溫度數(shù)據(jù)值有一定規(guī)模后,其后期所出現(xiàn)的不同影響因素基本都會出現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫中,由于生產(chǎn)過程的操作方式在長時間內(nèi)變化不大,生產(chǎn)是相對穩(wěn)定的,因此,數(shù)據(jù)復現(xiàn)性的概率非常大此數(shù)據(jù)庫查詢會出現(xiàn)以下兩種異常情況:(1)數(shù)據(jù)庫中沒有某種出鋼影響因素下的溫降值.處理辦法是把此次所測試得到的溫降值補錄入數(shù)據(jù)庫.(2)隨著生產(chǎn)現(xiàn)場會出現(xiàn)的不斷的細小變化(如轉(zhuǎn)爐的爐齡,工人不同的操作方式)影響到出鋼過程鋼水溫降,出鋼后所測試得到的溫降值與數(shù)據(jù)庫查詢得到的溫降值差距太大.處理辦法是把此有異常的溫降值所對應的序列號納入監(jiān)視表中,待下幾次相同溫降影響因素下的溫降值出現(xiàn)后,綜合考慮幾個不同的溫降值,選取最佳的一個溫降值做為最終溫降預測值.通過現(xiàn)場隨機驗證,驗證結(jié)果見表5.不在數(shù)據(jù)庫的溫降值會逐漸減少,存在于數(shù)據(jù)庫中的溫降值也會更準確.同時,出鋼過程鋼水溫降的預測也會逐步精確.5鋼水溫降預測模型經(jīng)過現(xiàn)場驗證,可看出溫降預測誤差在0～±1.5℃,誤差未超過1℃的命中率達到83.3%,誤差未超過2℃的命中率達到100%.該方法能夠較準確預測出鋼過程各種因素