宝信漏钢预报系统应用后带来的经济效益分析

宝信漏钢预报系统应用后带来的经济效益分析

【摘要】宝信板坯连铸机漏钢预报及结晶器可视化系统是一种采集安装在结晶器铜板上多排热电偶的温度来预报板坯连铸过程中的粘结漏钢和裂纹漏钢并在线计算和显示结晶器热相图的系统，其成功开发和在唐钢的成功应用，给宝信带来了很好的国内外市场效应和经济效益，同时更为我们的用户创造了显著的经济效益和社会效益。

【关键词】连铸漏钢预报可视化

1 概述

漏钢一直是影响连铸生产及其设备寿命的主要因素，在各种造成漏钢的原因中，粘结性漏钢占绝大多数。因此，减少粘结性漏钢是降低连铸漏钢率的关键。

粘结性漏钢首先是由于某种原因造成弯月面附近钢水与铜板的直接接触而粘结，并随结晶器的振动及坯壳的下移，在粘结部的下方被拉断，破断处钢液流入而修复，但在下一次振动中重新拉断，这样，随着凝固的进行，断口不断下移，到结晶器下口时钢水从断口漏出。断口在下移的同时，也不断向二边扩展而形成破断线，宽边中央的粘结破断源可扩展到窄边，甚至到另一宽边。漏钢发生后，粘结的坯壳有时残留于结晶器的内壁。如果粘结发生时能够预报并采取措施，则可防止漏钢的发生，且板坯上可看到由破断线构成的明显的V形粘结痕迹。

为了能够预报粘结性漏钢的发生，宝信软件开发的漏钢预报系统及结晶器可视化系统（简称BBPS）采用模糊神经网络+逻辑判断技术，能准确地预报粘结性漏钢，并可根据用户的需要提供对“检测到粘结漏钢后的自动降速功能”及“粘结漏钢消失后的自动升速功能”的功能。

2 系统的特征

2.1 基于历史数据的数据挖掘技术的应用

BBPS的判断和报警模型是根据大量历史数据的样本学习而成，不仅采用了神经网络方法，而且开发了基于历史数据的空间判别网络。从历史数据形成的模型，应用于实时系统的数据分类和判别，这是典型的数据挖掘和从数据发现知识技术的应用。所有的模型数据都是在历史数据的基础上通过网络的学习而来，保证了判别的客观性，克服经验数据在不同工况情况下的偏差，对报警和判别提供了客观数据的保证[1]。

在系统投入初期，采用具备典型特征的3排的温度数据，系统稳定后，拟采用9排热电偶的温度数据参与判断漏钢，最终模糊神经元网络模型投入运行。

判别模型中空间判别网络的构造和应用

考虑粘结性漏钢在结晶器内的时间和空间的传递和延迟性，BBPS构造了空间判别网络来判别漏钢特征的发生。利用历史数据学习和构造了空间判别网络，预测漏钢发生时的传递特性，更合理更准确地确定漏钢特征，从而达到提高预报准确率的作用。

逻辑方法和模糊神经网络判断模型的综合应用

在实践中，我们发现单纯使用模糊神经网络判断模型在某些工况情况下会出现不稳定的情况，增加了逻辑判断方法后，使BBPS成为一个逻辑方法和模糊神经网络判断模型综合应用的一个实例。既利用了逻辑方法分类界面清晰的优点对数据进行预处理，又利用模糊神经网络判断模型进行智能化的报警判断。

2.2 结晶器可视化技术的应用

进一步的质量控制要求能够动态地分析或表示钢水在结晶器内的凝固情况。为了更好地利用预埋在结晶器内的热电偶信号，除了漏钢预报功能外，通过动态的显示结晶器铜板的温度分布分析钢水在结晶器内的凝固情况，对热电偶数据进行图像处理后得到结晶器铜板的温度云图，利用实时的温度图像指导生产，能够提高连铸操作的科学性，能够为工艺研究提供直观、详细的数据，有助于分析钢水在结晶器内的传热情况，有助于分析浸入式水口的工作状态及保护渣的润滑情况及对结晶器窄边锥度调整起指导作用。对结晶器内纵裂漏钢的判断及预防有一定指导作用。

3 经济效益分析

宝信板坯连铸机BBPS系统的成功开发和在唐钢的成功应用，给宝信带来了很好的国内外市场效应和经济效益，同时更为我们的用户创造了显著的经济效益和社会效益，下面以唐钢为例来计算实施后所得的年净增经济效益，此计算方法由唐钢申报河北科技进步奖申报材料中摘录。

3.1 给用户创造的年效益

宝信BBPS系统在唐钢1700板坯连铸机的成功应用，降低了漏钢次数甚至避免了漏钢，从而减少了非计划停浇，提高了中间包的寿命，促进了生产水平提高。而且，可视化系统的投入运行，能够在线帮助操作者和技术人员判断连铸工艺的“临界状态”，为优化工艺参数提高拉速、改善铸坯质量、开发新品种提供有利依据。效益计算主要体现在几个方面：降低漏钢率减少作业损失时间带来的经济效益C1；减少铸机维修费用带来的经济效益C2；减少漏钢钢水直接损失带来的经济效益C3；提高拉速使年产量升高所带来的经济效益C4。

3.2 减少非作业时间的年效益

根据唐钢1700mm热轧带钢生产线中薄板坯连铸机2006年1月份——2007

年4月份的15个月内共浇注201.279万t钢（12420炉钢），粘结漏钢次数54次计算，可推算出若要达到230万t钢（14196炉钢）的设计能力则全年粘结漏钢次数将达到62次，按照BBP&MVS系统上线后的实际粘结漏钢率≤0.03%（目前实际水平为0），则全年漏钢次数≤4次，每次漏钢所影响的作业时间为4小时，板坯利润按86.52元/t计算，则

C1=A×B×V×ρ×（62-4）×4×60×2×98%×86.52≈622.31（万元）

每次漏钢因为减少非作业时间所带来的经济损失是10.73万。

其中：

A——板坯平均宽度，1.250m；

B——板坯厚度，0.150m；

V——平均拉速，1.85m/min；

ρ——铸坯比重，7.60t/m3；

铸坯收得率——99%；

减少铸机维修费用带来的年经济效益

中厚板坯连铸机因漏钢造成的维修费用主要是辊子的更换和修复，每次漏钢需要更换扇形0段新辊4支，修复辊2支，重新堆焊辊9支。新辊每支约20245元，补焊辊每支约3000元，修复辊每支费用大约1046元，则C2=20245×（62-4）×4+1046×（62-4）×2+3000×（62-4×9≈638.42（万元）

每次漏钢因为减少铸机维修费用所带来的经济损失是11万。

减少漏钢钢水直接损失带来的年经济效益

漏钢造成钢水的直接损失是不能成坯，每次漏钢约损失1.5t钢水，按铸坯综合成本2411.44元/t计算，则

C3=1.5×98%×（62-4）×2411.44≈20.56（万元）

每次漏钢因为减少漏钢钢水直接损失所带来的经济损失是0.35万。

连铸机拉速提高带来的年经济效益

由于有结晶器的可视化作为工艺调整的依据，唐钢对水口参数进行及时修正和对保护渣作了改良，结果1700板坯连铸机的平均拉速由系统投入前的