基于光谱分析和支持向量机算法的转炉炼钢终点碳分类检测技术

摘要

终点碳含量控制是转炉炼钢生产中的关键工艺之一，它直接关系到出钢的品质、炼钢的成本以及废气的排放等。然而在转炉冶炼过程中，因为加入原材料的不稳定性和吹炼过程中复杂的化学反应等原因，对钢水碳含量进行准确地在线终点控制一直是全世界冶金行业多年来亟待解决的难题。因此，研究一种高精度的在线实时检测方法显得尤为迫切，本文针对这一问题，研究了一种钢水碳含量分类实时检测方法。
　　分析了国内外转炉炼钢终点控制技术的研究现状，以及现阶段的检测方法并总结其优劣，基于炉口火焰光谱分析和支持向量机原理，提出了一种终点碳分类检测方法。此方法通过对采集到的火焰光谱进行分析，提取能够表征炉内碳含量的特征参量，利用支持向量机分类算法对参量进行训练，得到分类模型。根据分类模型，设计了炼钢现场实时检测的流程算法，利用已有的拟合曲线来现场检测碳含量的确切值，并基于LabVIEW平台开发了一套现场实时检测系统。
　　经现场测试验证，此方法具备精度高、实时检测和抗外界环境干扰的能力强等优点，完全适合炼钢现场的工作环境，可以满足钢厂的实际要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 转炉炼钢的工艺

1．3 转炉炼钢终点控制

1．4 转炉炼钢终点控制技术发展

1．4．1 人工经验控制方法

1．4．2 静态控制方法

1．4．3 动态控制方法

1．5 新型转炉炼钢终点控制方法的发展

1．5．1 光信息方法

1．5．2 图像方法

1．6 全文的主要工作

2 火焰光谱分析及采集系统

2．1 火焰光谱采集系统

2．1．1 望远探测系统

2．1．2 采集光谱仪的选取

2．2 火焰光谱辐射探测理论基础

2．3 炉口火焰光谱分析

2．4 本章小结

3 支持向量机理论介绍

3．1 线性分类器

3．2 Kernel内积空间

3．3 泛化性理论

3．4 最小二乘法支持向量机

3．5 本章小结

4 转炉炼钢终点碳检测模型的构建

4．1 终点碳检测模块的工作流程

4．2 SVM分类模型的构建

4．2．1 训练和测试样本的选取

4．2．2 特征变量的选取

4．2．3 训练参数的选择

4．3 拟合函数的构建

4．4 软件系统设计方案

4．4．1 LabVIEW开发工具简介

4．4．2 现场实时检测软件设计

4．5 本章小结

5 实验结果分析

5．1 现场实验结果

5．2 实验结果分析

5．3 本章小结

6 论文总结及未来展望

6．1 论文总结

6．2 论文展望

致谢

参考文献

附录