结晶器专家系统在莱钢宽厚板连铸机中的应用

１ 前
言
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近年来 ， 铸机 生产 线 已经成 为冶金 工业发 展 连
的方向， 连铸机的过程控制也已成为 目 国内外 自 前
动 控制 领 域 的研 究热 点 之 一 。连铸 机过 程有 其 复 杂 性 ： 在着 可 测或 不 可测 的扰动 ， 存 具有 时 变性 和 非 线性 ， 过程 本 身控 制方 面存 在着 较 大滞 后 ， 于 用
（ 莱芜钢铁集团有限公 司 自动化部 ， 山东 莱芜 ２ １０ ） ７ １４
摘 要 ： 为减少漏钢 事故 ， 莱钢在宽厚板连铸机应用结晶器专家系统 ， 用神经元 网络模块建立振动摩擦力分析模型 ， 使 通过
拉钢过程中摩擦力的变化 特征来 预报不 同类型 的漏钢 ； 将实时采集到的热 电偶温度 、 拉速 、 液位 、 摩擦力等作为模型的基本 参数 ， 钢种 、 水垢厚度、 保护渣 、 铸坯宽度等作为辅 助参数 ， 建立结 晶器热力学模型 ， 采用离线方式训练神经元网络 。应用表 明， 连铸过程漏钢 预警预报频率逐渐减少。 关键词 ： 结晶器专家系统 ； 神经元 网络 ； 振动摩擦力 ； 漏钢预报 中图分类号 ： ３ １ ；Ｐ ８ ＇ ４ ． Ｔ ｔ Ｉ Ｔ ６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０４ ４ ２ （０ ０ ０ — ０ ４ ０ １０ － ６ ０ ２ １ ）２ ０ ６ — ２
引入如结晶器液位 、 中间罐吨位和调宽信号等工艺 参数 ， 以更准确地对拉坯阻力异常进行判断。
２１ 振 动摩擦力分 析模型 ． 连 铸生产 过 程 中 ， 断 向下 运动 的铸 坯凝 固坯 不 壳 与上 、 振动 的结 晶器铜 板 之间 由于相 对运行 而 下 产 生结 晶器 摩擦力 ， 线检 测该 参数对 评价 保护 渣 在
为减少 漏钢 事故 ， 莱钢 宽厚板 连铸 机应 用结 晶器专 家 系统开发新 钢种和优化 浇注过程 。
角 部弯 月面处 形成 了缝 隙 ， 钢水进 入这 些缝 隙凝 固
后导 致坯 壳 下降不 畅 ， 造成 角部拉 裂 。这 种漏 钢征 兆 只发生在结 晶器 ４ 个角部 。
粘 结发 生原 因是 坯壳 断裂 线 向下传播 ， 经过 电 偶附近时， 电偶 检 测 的温度 都有先 升 后 降 的趋 势 。 通过上 下两排 电偶 可 以检测 出这种裂纹 的传播ｎ。 ］ 坯 壳 按结 晶器 振 动周 期 反 复凝 固 、 裂 。 坯 破 该 壳破 裂处 如未 能凝 固 ， 破裂 处会 以低于 拉坯速 度 则 向下 和 横 向扩 展 ， 当坯 壳 破 裂 处 到 达 结 晶器 底 部 时 ， 发生 拉 漏 。 由于坯 壳 破 裂时 ， 水 直接 与 结 就 钢
壳出现破裂 ， 电偶通常会检测到一些反常的漏钢 热 征兆 ， 图 １ 如 所示 。
收稿 日 ：０ ９ １— ２ 期 ２０—２２ 作者简 介： 刘海鲲 ， ， ８ 年生 ，０ ５ 男 １ １ ９ ２ ０ 年毕业于 山东科技大学计算
机科 学与技术 专业 。现 为莱钢 自动化部银 山钢区助理工 程师 ， 从 事炼钢 自动化控制系统的研 发与设计工作 。
过 程测 量 的传 感 器容 易 受 到 噪声 的影 响 。常 用 的
时 间 时 同
角部漏钢
粘结漏钢
图 １ 热电偶温度变化趋势
角 部漏 钢 发 生 的原 因是 在宽 面 与 窄 面相邻 的
ＰＤ控 制方 法 无 法 达 到 令 人 满 意 的控 制 效 果 。 因 Ｉ 此 ， 内外 一些 连铸方 面 的专家探 讨如 何将 自适 应 国 控 制、 预测 控 制 、 糊 控 制 和神 经元 网络 等智 能控 模 制 方法 应 用 到 连 铸 生 产 过 程 各 个 环 节 的 控 制 中 。
第３卷 第２ ２ 期 ２ １年 ４ ００ 月
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山 东 冶 金
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结晶器 专家 系统在莱钢宽厚板 连铸机 中的应 用
刘 海鲲 ， 炳正 ， 颜 李凤 巧 ， 董跃华 ， 鲍红宾
度 信号 的准 确性结 合起 来 ， 当拉坯 阻力 发生异 常 时 报 警 ， 异 常情 况 处理 赢 得 宝贵 时 间 ， 为 减少 漏钢 造 成 的损失 。由于拉 坯 阻力 受众 多 因素影 响 ， 还需 要
对 电偶 检 测 的温度 趋 势 图通 常 为 两 条较 平 行 的
直 线 。一 旦 由于粘 结 或其 他 原 因导 致结 晶器 内坯
晶器 壁 接触 ， 壳升 温 。这 样 ， 结 晶器 宽度 方 向 坯 在
２ 结 晶器专家系统
影 响结 晶器专 家系统 的 因素很 多 ， 如结 晶器铜 板 的温度 、 浸人 式水 口的深 度 、 晶器 钢水 液 面 、 结 拉 速、 中间包 温 度 、 晶器 温差 、 结 保护 渣 的性 能 等 ， 整 个 系统 为 非线 性 函数 ， 计算 复 杂 。 因此 ， 用神 经 采 元 网络模 型处理该非线 性 函数 。 神经 元 网络具 有 以下优 点 ： 强 的 自适 应学 习 很 能力 ； 想 、 括 、 比和推 广 能力 ； 联 概 类 大规 模并 行 计 算 和分布式存储 能力 ； 强 的容错 能力 。 较 神 经元 网络模 块 的功 能是 对 结 晶 器热 电偶所 检 测 的温度数 据进 行模 式识别 。正常情 况下 ， 下 上
一
和浇铸方向布置热电偶 ， 就可知坯壳破裂处及其扩
展， 从而 预报拉漏 。
拉 坯 阻力 信 号 对结 晶器 内很 多 异 常都 十 分 敏 感， 并且 比温度 报 警 时 间提 前几 分钟 ， 因此 可 把拉
坯阻力异常信号作为漏钢预报的触发信号 ， 与温度 检 测 系 统相 结 合 。将 拉坯 阻力 信号 的灵敏 性 和温