一種低倍分析模型的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張錫久 蔣毅 懷善春 王功勝

山東萊鋼永鋒鋼鐵有限公司 山東德州 251100

1 應(yīng)用場(chǎng)景

該模塊分為低倍質(zhì)量數(shù)據(jù)展示與分析兩大模塊，其中低倍質(zhì)量數(shù)據(jù)展示可查看每根進(jìn)行低倍取樣的鑄坯生產(chǎn)中所對(duì)應(yīng)的53 個(gè)過程變量，及鑄坯的十項(xiàng)低倍質(zhì)量評(píng)級(jí)；低倍分析模塊為鑄坯生產(chǎn)過程中拉速所對(duì)應(yīng)的二冷水水流量可視化分析，該模塊可從結(jié)果出發(fā)，追溯鑄坯生產(chǎn)過程參數(shù)，對(duì)連鑄中二冷水配水曲線的優(yōu)化起指導(dǎo)作用[1]。

2 算法介紹

根據(jù)前期診斷發(fā)現(xiàn)，目前3 號(hào)機(jī)主要較高的低倍評(píng)級(jí)是中間裂紋和中心裂紋，主要優(yōu)化的方向是通過優(yōu)化配水表來改進(jìn)整個(gè)二冷區(qū)的冷卻能力。主要算法包括依據(jù)鑄坯火切時(shí)間及瞬時(shí)拉速計(jì)算鑄坯在二冷區(qū)每一區(qū)域起點(diǎn)和末端的確切時(shí)間點(diǎn)，以此時(shí)間點(diǎn)連接生產(chǎn)過程中的相應(yīng)參數(shù)：水流量、水壓、拉速、過熱度等的數(shù)學(xué)方法，和二冷水水流量與拉速的一元二次擬合方程。然后跟原有配水曲線進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)方向的同時(shí)，進(jìn)一步量化改進(jìn)程度，指導(dǎo)工程師對(duì)配水曲線進(jìn)行優(yōu)化[2]。

3 呈現(xiàn)方式

系統(tǒng)界面上分為兩部分：

低倍數(shù)據(jù)展示界面：將每一塊低倍樣的結(jié)果，已經(jīng)相關(guān)的生產(chǎn)過程，通過火切時(shí)間，對(duì)應(yīng)的拉速和爐號(hào)串聯(lián)起來后直觀呈現(xiàn)，在能夠迅速發(fā)現(xiàn)低倍問題的同時(shí)，迅速對(duì)過程進(jìn)行判斷，尋找低倍出現(xiàn)問題的原因。

配水優(yōu)化界面：通過在各個(gè)區(qū)拉速和流量作為X 軸和Y 軸，低倍結(jié)果作為散點(diǎn)后，通過對(duì)低倍結(jié)果優(yōu)良的情況進(jìn)行流量和拉速擬合，推導(dǎo)出配水曲線的改進(jìn)方向。

圖1 配水優(yōu)化主界面

4 算法框架

（1）通過火切時(shí)間和爐號(hào)，積累每個(gè)低倍樣的過程數(shù)據(jù)。

（2）回歸擬合：對(duì)低倍各項(xiàng)評(píng)級(jí)（包括中心疏松、中心偏析、縮孔、角部裂紋、皮下裂紋、中間裂紋、中心裂紋、皮下氣泡、非金屬夾雜、異金屬夾雜等評(píng)級(jí)）小于等于1 的鑄坯——即低倍評(píng)級(jí)較為優(yōu)秀的鋼坯在生產(chǎn)時(shí)的平均拉速和水流量進(jìn)行擬合，得到優(yōu)化配水曲線。

（3）確定方案并持續(xù)優(yōu)化：對(duì)比目前實(shí)際的配水曲線，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)分析，確定配水調(diào)整方案，并根據(jù)結(jié)果持續(xù)優(yōu)化過程。

（4）配水曲線擬合。軟件可以通過在線計(jì)算，回歸得出拉速-水流量的一元二次函數(shù)關(guān)系：

其中，Qi 代表鑄坯v2 代表理論水流量，v 代表拉速，Ai、Bi、C 為常數(shù)。

此處，我們?cè)诮缑骘@示當(dāng)前理論配水曲線（以紅色虛線表示）、根據(jù)前述算法所推導(dǎo)出的實(shí)際低倍取樣鑄坯的拉速所對(duì)應(yīng)的水流量曲線（以藍(lán)色實(shí)線表示）及根據(jù)低倍評(píng)級(jí)0-1 的較為優(yōu)良的實(shí)際低倍取樣鑄坯的拉速所對(duì)應(yīng)的水流量曲線（以綠色虛線表示）。對(duì)比即可得出當(dāng)前理論配水曲線與實(shí)際低倍配水曲線及較為優(yōu)良的配水曲線在拉速一定時(shí)的區(qū)別，基于此，可以考慮適度將理論配水的設(shè)置向較為優(yōu)良的配水曲線方向調(diào)整，并在實(shí)際生產(chǎn)中檢驗(yàn)效果；通過 “調(diào)整——對(duì)比驗(yàn)證——再調(diào)整” 的閉環(huán)迭代，來實(shí)現(xiàn)二冷水配水的優(yōu)化。

注意[3]：在該模塊針對(duì)十項(xiàng)低倍評(píng)級(jí)（中心疏松、中心偏析、縮孔、角部裂紋、皮下裂紋、中間裂紋、中心裂紋、皮下氣泡、非金屬夾雜、異金屬夾雜）均可進(jìn)行相應(yīng)的0-1 優(yōu)良評(píng)級(jí)的拉速-水流量的線性擬合；而單一地僅針對(duì)一項(xiàng)評(píng)級(jí)調(diào)整理論配水值，有可能導(dǎo)致其他評(píng)級(jí)相應(yīng)下滑。因此在調(diào)整二冷水理論配水量時(shí)，需綜合考量各項(xiàng)低倍評(píng)級(jí)。