板坯连铸结晶器浸入式水口设计专家系统

摘要

结晶器内钢液的流动行为与钢坯质量和连铸工艺是否顺行都有很大影响，因此在实际生产中结晶器流场的好坏是至关重要的，影响结晶器内钢水流动模式的因素有水口控流装置、结晶器断面尺寸、拉速、水口结瘤、吹氩流量、插入深度、电磁制动、水口的结构尺寸等。而其中又以浸入式水口的结构尺寸为主要的影响因素，因此在优化结晶器流场时，主要采取优化浸入式水口结构参数的方法。
　　本文利用前人关于浸入式水口设计方面的研究成果和工程经验，开发出一款板坯连铸结晶器浸入式水口设计的专家系统，通过此系统可以计算出在一定的工艺条件下，得到良好流场的浸入式水口结构参数。并通过水模拟实验和数值模拟实验对系统进行验证。
　　通过对连铸板坯结晶器浸入式水口设计知识的收集、分析、归纳和总结，建立起一个完备的浸入式水口设计知识库。利用模糊产生式规则和模糊框架相结合的知识表达方式来描述专家系统中的规则和不确定性知识。对知识的不确定性进行处理时，采用二元对比排序法建立模糊关系的矩阵，根据矩阵计算出每个模糊概念的隶属函数。在系统的推理过程中，主要运用的是循环算法，保证数据的完整性。系统同时还设置有解释机制，能够清晰的给用户反馈程序的内部运行过程。本系统是借助eclipse集成开发环境，运用面向对象的java程序设计语言在计算机上实现连铸板坯结晶器浸入式水口设计专家系统。
　　利用攀钢1650铸机结晶器为研究对象，对专家系统进行物理模拟实验验证，验证结果表明：系统运行的结果与水模拟实验结果基本吻合。同时运用了商业软件fluent，依据流体动力学原理建立三维模型，对专家系统各种不同的输入条件下的最优水口参数进行数值模拟验证，准确率达到95.8％。
　　利用本专家系统可以方便快速的对浸入式水口进行设计，为下一步的物理模拟实验做好准备和对实验结果进行预判，同时本研究也为其他类型铸坯浸入式水口设计专家系统的开发奠定了基础。

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目录

1 绪 论

1.1 板坯连铸技术的发展概况

1.2 人工智能及专家系统

1.3 结晶器内钢液的流动行为

1.4 课题研究的目的、意义和内容

2 板坯连铸浸入式水口专家系统知识的表述

2.1 板坯连铸结晶器浸入式水口领域知识概述

2.2 专家知识的模糊产生式规则表示

2.3 模糊知识的框架表示

2.4 模糊产生式与框架的综合模式

2.5 本章小结

3 板坯连铸浸入式水口设计专家系统

3.1 板坯连铸浸入式水口设计专家系统的开发

3.2 专家系统的软件设计

3.3 本章小结

4 专家系统物理模拟研究验证

4.1 专家系统运行结果

4.2 结晶器内钢液流动行为物理模拟实验方案

4.3 结晶器物理模拟实验结果分析

4.4 本章小结

5 专家系统数值模拟实验验证

5.1 数值模拟验证方案

5.2 数模验证结果分析

5.3 本章小节

6 结 论

致谢

参考文献