铸坯质量跟踪与判定系统的研究与应用

摘要

板坯连铸机在线质量判定是上世纪90年代发展起来的一种对板坯产品进行质量缺陷在线判定的新技术，对于实现连铸质量控制具有重要的作用。本论文针对奥钢联设计的双流板坯铸机特点，在板坯质量缺陷产生的机理分析的基础上，采集了铸机一级控制PLC和二级服务器的质量相关数据，利用基于专家系统的理论与方法，建立了基于模糊产生式规则的知识库和推理机制，实现了板坯质量跟踪和缺陷的在线判定。
　　论文的主要内容包括:
　　(1)分析板坯质量缺陷的形成原理和影响因素，建立质量缺陷与生产关键工艺数据的关联性;
　　(2)采集整个炼钢生产工序中的脱硫站、倒罐站、转炉、LF炉、RH炉、CAS炉、板坯铸机等工艺流程中与铸坯质量相关的工艺参数数据;
　　(3)针对钢种的工艺要求，建立基于模糊产生式规则的专家系统模型及知识库，使知识库中的判定规则可以针对钢种进行检验，提高了铸坯质量在线判定的准确性;
　　(4)研究了系统的正向推理及反向推理的方法，实现了基于专家知识的板坯质量内部及外部缺陷在线判定，尤其通过反向推理查询与质量缺陷相关的工艺数据，实现了铸坯质量跟踪的功能;
　　(5)基于Visual C++及关系数据库、实时数据库软件，开发了板坯质量跟踪及质量判定系统，完成了基础数据信息的采集、生产工艺中对质量影响事件的触发、质量跟踪信息存储数据库和板坯质量判定4个主要的核心模块，知识库中实现了基于现场数据分析的规则增加、删除与修改等功能。
　　系统上线的测试数据表明，系统在中心偏析、皮下气泡、表面缺陷和非金属夹杂的质量缺陷的判断有较好的判定效果，但对于中心疏松、缩孔、中心裂纹、中间裂纹、角部裂纹等内部质量缺陷判定准确性不高，仍需进一步完善基于内部质量缺陷的知识库。
　　板坯在线质量判定系统保证了向热轧1580和热轧2160等热装热送产品的质量，提高了板坯连铸机向热轧送坯的热送率及生产的连续性，进而降低能源消耗。同时，热轧根据铸坯质量判定的结果，在轧制过程中采取相应的轧制措施，提高了生产的可控性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 质量判定系统的研究背景及意义

1．2 质量判定系统国内外发展状况

1．3 迁钢板坯连铸机整体介绍

1．4 课题研究的主要内容

第2章 专家系统概述

2．1 专家系统的发展状况

2．2 专家系统

2．2．1 定义

2．2．2 基本设计思想和结构

2．2．3 知识的表示

2．2．4 知识的获取

2．2 推理机制

2．3 解释机制

2．4 本章小结

第3章 质量缺陷及工艺数据的采集

3．1 板坯主要缺陷及其成因

3．2 板坯主要的缺陷分类

3．3 生产信息数据的采集

3．3．1 网络结构

3．3．2 浇铸异常事件的触发

3．3．3 数据信息采集

3．4 本章小结

第4章 模糊专家知识库和推理机制的建立

4．1 模糊产生式规则

4．1．1 规则的模糊化

4．1．2 模糊规则具体表达式

4．1．3 模糊知识的框架表示

4．2 知识库的建立

4．2．1 C含量对纵裂的影晌

4．2．2 S含量对纵裂的影响

4．2．3 结晶器液位波动对纵裂的影响

4．3 异常事件的触发

4．4 推理机的建立

4．3．1 推理方式

4．3．2 正向推理

4．3．3 反向推理

4．5 本章小结

第5章 质量判定系统的建立及应用

5．1 系统的实现

5．2 数据跟踪

5．3 数据的采集与分析

5．4 质量判定专家系统规则及原因解释

5．5 在线质量系统的判定结果

5．6 应用分析

5．7 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间完成的主要工作