發(fā)布時(shí)間：2020-11-19 03:25

　　 連鑄是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著近年來高拉速連鑄技術(shù)的快速發(fā)展,急劇增加的通鋼量導(dǎo)致結(jié)晶器熱負(fù)荷顯著增加,鑄坯的各類表面缺陷和漏鋼等異常層出不窮,對生產(chǎn)過程的監(jiān)控水平提出了更高要求。順應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)的可視化、智能化發(fā)展趨勢,開發(fā)新的過程在線檢測方法和技術(shù)裝備,進(jìn)一步提高結(jié)晶器控制水平,對于促進(jìn)高效連鑄技術(shù)發(fā)展具有積極作用。本文基于計(jì)算機(jī)視覺和人工智能方法,重點(diǎn)圍繞結(jié)晶器過程的可視化和漏鋼預(yù)報(bào)方法進(jìn)行研究,主要研究內(nèi)容如下：首先,基于國內(nèi)某鋼廠弧型寬厚板坯連鑄機(jī)4190爐澆鑄數(shù)據(jù)和64例黏結(jié)漏鋼樣本,對影響?zhàn)そY(jié)漏鋼的工藝因素及其形成、傳播行為進(jìn)行實(shí)證研究。分別從鑄坯尺寸、拉速、液位波動(dòng)以及熱流等方面,歸納影響?zhàn)そY(jié)漏鋼的主要因素；同時(shí),依據(jù)實(shí)測的熱電偶溫度對黏結(jié)漏鋼的溫度模式進(jìn)行分析,重點(diǎn)考察黏結(jié)的移動(dòng)速率、角度等傳播特征,為開發(fā)漏鋼可視化預(yù)報(bào)方法提供參考和借鑒。其次,依據(jù)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù),研究開發(fā)結(jié)晶器過程可視化方法和熱成像技術(shù),采用幀間差分、閾值分割、八連通區(qū)域標(biāo)記及邊界跟蹤等圖像處理算法,對漏鋼和縱裂紋發(fā)生時(shí)結(jié)晶器的溫度異常區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記和特征提取,從溫度變化、幾何、位置、移動(dòng)等方面,歸納和提煉結(jié)晶器黏結(jié)的共性特征,并與偽黏結(jié)進(jìn)行比照和區(qū)分。結(jié)果證實(shí),伴隨漏鋼出現(xiàn)的溫度、幾何與傳播等行為特征,能夠作為區(qū)分真、偽黏結(jié)漏鋼的重要判據(jù)。在此基礎(chǔ)之上,針對黏結(jié)漏鋼的可視化和智能預(yù)報(bào)方法進(jìn)行研究。以黏結(jié)熱點(diǎn)區(qū)域溫度速率、幾何以及移動(dòng)特征為輸入?yún)⒘?建立了基于BP神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的漏鋼預(yù)報(bào)模型,分別采用LM(Levenberg-Marquardt)算法和GA (Genetic Algorithm)遺傳算法,對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練和優(yōu)化。利用現(xiàn)場追蹤和收集的64例黏結(jié)漏鋼和200例偽黏結(jié)樣本,對BP網(wǎng)絡(luò)、LM-BP網(wǎng)絡(luò)和GA-LM-BP網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行測試和分析,綜合考察、比照各模型的預(yù)報(bào)精度和效率。最后,基于連鑄現(xiàn)場結(jié)晶器溫度、液壓振動(dòng)、鑄機(jī)設(shè)備、工藝參數(shù)等信號(hào)檢測條件,依據(jù)上述開發(fā)的過程可視化、計(jì)算機(jī)視覺及人工智能等相關(guān)算法,設(shè)計(jì)和開發(fā)結(jié)晶器過程可視化及漏鋼預(yù)報(bào)專家系統(tǒng),集成銅板溫度檢測、摩擦力檢測、振動(dòng)狀態(tài)檢測、過程可視化和漏鋼預(yù)報(bào)等功能。系統(tǒng)于國內(nèi)某鋼廠弧形板坯鑄機(jī)上線投入應(yīng)用,在近一年與國外某系統(tǒng)并行監(jiān)控結(jié)晶器的服役過程中,系統(tǒng)未發(fā)生漏報(bào),且誤報(bào)次數(shù)大幅降低,漏鋼報(bào)警的準(zhǔn)確率顯著提升,在保障生產(chǎn)順行方面發(fā)揮了重要作用,顯示出良好應(yīng)用潛力。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TF341.6;TF777
【部分圖文】：

?大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文???縱裂紋是板還較常見、危害較大的表面缺陷丨２９］。嚴(yán)重的表面縱裂紋長度可達(dá)數(shù)米，??深度可達(dá)７０＿，超過鑄杯出結(jié)晶器后的安全還殼厚度，裂紋寬度最大可達(dá)ｌＯｍｍ。出??現(xiàn)連鑄還縱裂時(shí)，輕者需要進(jìn)行精整，重者會(huì)導(dǎo)致漏鋼或判為廢品１３２］，極大地降低了連??鑄壞生產(chǎn)效率和鑄壞質(zhì)量，給企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，縱裂紋的防止和預(yù)報(bào)是??冶金工作者關(guān)注的焦點(diǎn)之一。??表面縱裂紋是連鑄壞的主要缺陷，含碳量在０．０９％？０．］７％的亞包晶鋼板壞縱裂紋問??題最為顯著，其巾，又以碳含量０．］１％？０．］４％的縱裂紋發(fā)生幾率最高。關(guān)于縱裂紋初始??形成位置，冶金工作者們一致認(rèn)為縱裂紋形成于結(jié)晶器上部彎月面附近，Ｓａｅｋｉ等人??在距結(jié)晶器銅板上端ｌ］Ｏｍｍ處加工Ｈ槽進(jìn)行試驗(yàn)，若高溫液態(tài)鋼水彎月面高于Ｈ槽，??鑄還表面沒有縱裂紋發(fā)生，若液態(tài)鋼水彎月面控制在Ｈ槽位置，則會(huì)產(chǎn)生較多縱裂紋，??由此證實(shí)連鑄還表面縱裂紋形成于彎月面附近。??

?連禱過程可視化及漏鋼預(yù)報(bào)方法研究與應(yīng)用???熱電偶位置時(shí)，熱電偶溫度將出現(xiàn)先上升后下降的現(xiàn)象，這也是利用電偶溫度判斷點(diǎn)結(jié)??的主要依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，該方法除了考慮熱電偶溫度之外，還可以結(jié)合拉速、??液位波動(dòng)以及熱流等工藝因素進(jìn)行綜合考慮，特別是開饒、更換中間包等工藝操作過程。??測溫法預(yù)報(bào)漏鋼的優(yōu)勢在于：一是點(diǎn)結(jié)漏鋼形成過程中具有典型溫度“時(shí)滯”和“倒??置”現(xiàn)象；另外，由于熱電偶溫度精度較高，可以對銅板局部的溫度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，??對漏鋼等異常的反映更加靈敏。??

鑄還是否出現(xiàn)縱裂紋，并指出適當(dāng)增加結(jié)晶器錐度可以抑制縱裂紋，改善和優(yōu)化保護(hù)渣??的物性和工藝操作，也有助于預(yù)防縱裂紋。陳來軍Ｉ５４］以鋼水成分（［Ｃ］，?［Ｍｎ］，?［Ｓ］，?［Ｐ］，??［Ｓｉ］）、鋼水過熱度、拉壞速度、結(jié)晶器寬面水量等因素為參數(shù)，建立了?ＢＰ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模??縱裂預(yù)測模型，對鑄壞表面縱裂紋的預(yù)測起到了積極作用。??目前，國內(nèi)外關(guān)于縱裂紋研究主要以模擬預(yù)測為主，而結(jié)晶器中鑄壞表面縱裂紋檢??測技術(shù)研究較少，若能實(shí)現(xiàn)縱裂紋實(shí)時(shí)檢測，或縱裂紋實(shí)時(shí)檢測與模擬預(yù)測相結(jié)合，將??對連鑄壞表面縱裂紋預(yù)防起到十分重要作用。??１．?４結(jié)晶器在線監(jiān)控技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀??１．４．１國內(nèi)外研究現(xiàn)狀??隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國鋼鐵產(chǎn)品市場需求量十分巨人，作為連鑄機(jī)設(shè)備的“心??臟”，結(jié)晶器運(yùn)行狀態(tài)對連鑄質(zhì)量具有決定性作用，性能優(yōu)異的結(jié)晶器漏鋼預(yù)報(bào)和監(jiān)控??系統(tǒng)是生產(chǎn)高品質(zhì)鑄還的前提和保障，對連鑄生產(chǎn)的順利進(jìn)行、提高鑄還質(zhì)量具有重要??意義，因此，結(jié)晶器漏鋼預(yù)報(bào)和監(jiān)控系統(tǒng)自誕生以來，一直受到國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)及冶金??工作者的高度關(guān)注。??

本文編號(hào)：2889623