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1、结晶器专家系统蔡娥， 许军， 白居冰， 吴鹏（ 中冶连铸北京冶金技术研究院，北京 1 00081）陈伯瑜， 李德辉（福建三钢集团有限责任公司炼钢厂，三明 36 5000）摘要：中冶连铸完成了高技术含量、复杂的结晶器专家系统的产业化，实际应用效果良好。系统除能保证尽量高的准确率和尽可能低的误报率外。还能帮助连铸生产者“直观”地看到结晶器内部情况，衡量工艺状况，对稳定连铸操作，获得更好的铸坯质量具有积极的作用。关键词：漏钢预报 结晶器专家系统1 序言结晶器专家系统是高技术含量、复杂的系统，是综合传感器技术，电气自动化技术，计算机技术，可视化显示技术，数学模型技术的现代化系统。系统采集有关结晶器工艺
2、参数并经数据处理后将有关数据显示在监控器上，帮助连铸生产者“直观”地看到结晶器内部情况，指导操作员控制连铸机。如遇异常，系统可发出警报，提醒操作员采取措施，避免生产事故发生。对稳定连铸操作，获得更好的铸坯质量具有积极的作用。要实现结晶器专家系统的产业化，必须达到以下功能：漏钢预报模型准确，有效平衡准确率和误报率，使准确率尽量高，误报率尽量低；系统设计必须保证来源数据的可靠，使数据少受干扰；保证有效的数据处理方式，既能高效，又能有效处理异常数据；保证系统的鲁棒性，能适应工艺参数，操作条件，甚至于连铸机变更的变化。2 系统开发21 结晶器专家系统结晶器专家系统的重要功能是进行漏钢预报，结晶器专家系
3、统（主界面如图 1）除能进行漏钢预报外，还能检测热电偶温度，显示结晶器铜板温度云图，显示平均热流，热偶热趋势。软件致力于帮助客户直观的了解结晶器，预先判断事故，预测铸坯缺陷，衡量现有连铸工艺的合理性。图1热状态界面22 系统软件特点为了解决产业化的目的。本系统除了建立自适应型强的模型外，还注重计算机技术的应用。系统为了解决海量数据的存储问题，开发了独立的文件存储格式，并结合双缓存技术，将数据存储的时 间效率与空间效率进行统一处理，实践表明，此技术有效地解决了海量数据的存储与查询问题，并保证了 系统高速采样的时问效率难题热偶信号变化的多样性决定了在漏钢预报过程中模式识别的困难，本系统通过开发信号
4、识别算法，将信 号分解成模式基元，不同的基元组合构成了纵多的温度模式，不同的基元产生不同的基元特征信息，在漏 钢预报过程中，对基元组合的特征值进行抽取，并进一步计算中间参数，对粘钢现象进行有效识别。3 应用实践31 漏钢预报的应用311 模型现今漏钢预报判断主要有三种方式：简单逻辑【1】，神经网络【2】，以及多元统计方法【3】。这几种方式都在实际生产中有应用，各有优缺点。本系统综合考虑了粘钢发生时热电偶温度在时间、空间上的传递，对热偶温度分布进行分析和模式识别，通过对模式识别结果进行特征值分析，产生粘钢报警；对于没有历史数据的铸机，依据大量的来自其它类 似现场的实际漏钢数据，预先训练权值，尽量
5、保证漏钢预报的可靠性。并根据应用后产生的历史数据不断 进行参数修正。粘结漏钢模式识别原理如图2：第一行热电偶的温度上升（图中1 行4列），一段时间后同列第二行热电偶（图中2行4 列）的温度上升，而后第一行（图中 1行4 列）的温度下降，第二行（图中 2行4列）的温度下降。同时，由于粘结点的扩张，该列热电偶周围的热电偶列会有同样趋势（见1行3 列，2 行3列）。Ji申图2漏钢预报模式识别原理为了使系统具有更加强健的适应性，降低工程应用中的系统维护与跟踪困难。本模型支持算法参数自适应算法，自适应后的算法参数可以将铜板厚度变化，保护渣类型变化以及浇注钢种变化导致的系统参数的调整进行涵盖，312 应用
6、效果08 年 9 月，三明钢厂因其所采用的国外某公司的漏钢预报系统误报率太高。要求中冶连铸结晶器专家系 统上线与老系统并行运行，对比运行至今，总结发现中冶连铸结晶器专家系统运行效果更好，具有更高的 准确率和更低的误报率（见图 3），现在中冶连铸结晶器专家系统已成为三明钢厂唯一的进行漏钢预报判断的系统。100中冶连诲厚有老丟统图3三阴钢厂两个系统漏钢预报结果比较（5个月）（注：准确率二正确报警数/粘结次数，课报率二误报数/报警数）同年 12 月，系统在凌源钢厂成功应用，在浇铸4000多炉后，成功预报39次粘结漏钢，避免了上千万的经济损失32 温度云图在线可视化结晶器温度云图在线可视化技术可帮助操
7、作着衡量当前的工艺状况。图4a是典型的云图分布，图4b,4c， 4d， 4e， 4f， 4g， 4h 均是在实际操作中发现非正常的云图。实际过程中发现，这些非正常现象均会带 来问题，或者是容易发生漏钢报警，或者是铸坯质量缺陷。在实际生产中，需要根据显示的云图状况及时 地进行工艺操作的调整。（B）典塑云SIy-局揶迥船Cb）浇傭小脈ftCO借盧鮎韭热点 J）离拉連|高过齡度J（tl）水口播丸採阳4黨眄生产过釋中典印与罪典也云圈33 平均热流结晶器热流是衡量结晶器内凝固坯壳和铜板间热交换的一个参数，它直接影响铸坯的凝固进程和坯壳厚度均匀性。平均热流值能很好指示保护渣行为和合适的窄面锥度选择。图 5
8、所示平均热流图在现场对应的铸坯有纵裂发生。4 结论与展望(1) 中冶连铸综合先进的计算机技术，数学技术，传感器技术，自动化控制技术，推出了产业化的，自适 应强的结晶器专家系统。面对高拉速连铸技术的挑战，漏钢预报更准确，反映速度更高，使撕裂的坯壳能 尽快愈合，同时提供必要的结晶器可视化技术，帮助用户了解结晶器状况，评价工艺的合理性。(2) 未来的结晶器专家系统应该集合热电偶温度检测、结晶器摩擦力检测，甚至于结晶器液面检测值来进行综合判断。参考文献：1吴国庆连铸结晶器温度检测与漏钢预报技术研究北京科技大学.2006. P21.2范建东基于神经网络和模糊理论的连铸漏钢预报研究与软件开发硕士学位论文上海大学20023 Yale zhang et a1 Intergrated monitoring solution to startup and runtime operations forcontinuous casting. Annual reviews in control. 2003
