[發(fā)明專利]一種熱連軋產(chǎn)品生產(chǎn)流程的工藝參數(shù)預(yù)測方法

有效

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• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103632014A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝永紅;劉珂;高羽;張德政;阿孜古麗·吾拉木;李莉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼鐵冶金行業(yè)熱連軋控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱連軋產(chǎn)品生產(chǎn)流程的工藝參數(shù)預(yù)測方法。

背景技術(shù)

熱連軋生產(chǎn)技術(shù)是鋼鐵領(lǐng)域生產(chǎn)鋼材的一種最常用的方式，它廣泛采用薄板坯連鑄連軋技術(shù)，從煉鋼，連鑄經(jīng)均熱后坯料直接進(jìn)入軋線，具有短流程、能耗低、生產(chǎn)效率高的工藝特點。設(shè)計人員在進(jìn)行熱連軋新型產(chǎn)品的設(shè)計時，為了達(dá)到新產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計人員往往要在生產(chǎn)車間采用已有的原材料，對生產(chǎn)流程加工方式進(jìn)行多次調(diào)整來進(jìn)行試驗，以找到最符合要求的原材料和加工方式。但是這種熱連軋產(chǎn)品生產(chǎn)方式不僅大量浪費了生產(chǎn)的資源，消耗了設(shè)計人員大量的精力，不滿足熱連軋新產(chǎn)品能量消耗低，高效率且成本低的特點，而且沒有充分利用前人在以往生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和累積的經(jīng)驗知識，造成了這些寶貴資源的極大浪費。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，目前基本上所有的熱軋帶鋼廠都實現(xiàn)了電子化信息化管理，熱連軋生產(chǎn)流程中各個中間過程的數(shù)據(jù)都可以收集起來。現(xiàn)有的熱連軋新產(chǎn)品設(shè)計方式無法充分利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行指導(dǎo)生產(chǎn)，且對設(shè)計人員的依賴性較大，具有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是對熱連軋產(chǎn)品生產(chǎn)流程的工藝參數(shù)提出一種預(yù)測方法，提供一種從產(chǎn)品數(shù)據(jù)中挖掘知識的方式，并指導(dǎo)熱連軋生產(chǎn)人員進(jìn)行新產(chǎn)品的設(shè)計。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體實施步驟如下：

步驟一：收集屬性數(shù)據(jù)，形成案例數(shù)據(jù)庫；其中，案例數(shù)據(jù)庫中每個案例包括熱連軋產(chǎn)品生產(chǎn)的化學(xué)元素成分和含量、工藝參數(shù)和產(chǎn)品的力學(xué)性能；

步驟二：基于化學(xué)元素含量對案例庫中的案例進(jìn)行聚類，獲得簇Ai；基于力學(xué)性能對案例庫中的案例進(jìn)行聚類，獲得簇Bi；

步驟三：以基于化學(xué)元素含量形成的簇Ai為行，以力學(xué)性能形成的簇為列，構(gòu)建矩陣，矩陣的交點為所在行的簇與所在列的簇的交集；

步驟四：對矩陣中不為空的的交點中的案例，基于所有化學(xué)元素含量和力學(xué)性能對每個工藝參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，得到每個工藝參數(shù)與所有化學(xué)元素含量和力學(xué)性能的相關(guān)性系數(shù)的大小，若存在工藝參數(shù)的相關(guān)性系數(shù)不小于設(shè)定值，計算相關(guān)性系數(shù)最大的工藝參數(shù)的回歸函數(shù)；

之后對沒有得到回歸函數(shù)的工藝參數(shù)基于化學(xué)元素含量和力學(xué)性能以及已有回歸函數(shù)的工藝參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，在剩余工藝參數(shù)中找到相關(guān)性系數(shù)最大的工藝參數(shù)，得到它的回歸函數(shù)，并重復(fù)這一過程直到得到所有工藝參數(shù)的回歸函數(shù)；

步驟五：按照目標(biāo)產(chǎn)品的力學(xué)性能在案例庫中與已有案例中進(jìn)行匹配，若匹配成功，則直接給出匹配案例相應(yīng)的化學(xué)元素含量和工藝參數(shù)；若匹配不成功，利用步驟四中的矩陣來確定化學(xué)元素含量和工藝參數(shù)，具體包括以下步驟：

5.1先將目標(biāo)案例的力學(xué)性能分配到基于力學(xué)性能的簇Bi中，找到該簇Bi所在列中不為空的交點，則與每一個交點中化學(xué)元素含量相應(yīng)的原材料經(jīng)過一定加工方式的熱連軋工藝可得到目標(biāo)產(chǎn)品的力學(xué)性能要求；

5.2利用步驟四得到的矩陣的回歸函數(shù)分別對每一種原材料的化學(xué)元素含量計算相應(yīng)的工藝參數(shù)，選擇得到熱連軋目標(biāo)產(chǎn)品的原材料和加工方式的工藝參數(shù)。

優(yōu)選地，步驟一和步驟二之間還包括分析數(shù)據(jù)步驟，從數(shù)據(jù)中得到熱連軋產(chǎn)品生產(chǎn)的特點，可知不同的原材料經(jīng)過一定的工藝參數(shù)的加工工藝方式，能得到相同的力學(xué)性能，同時，相同的原材料經(jīng)過不同的工藝參數(shù)的工藝方式可以得到不同的力學(xué)性能；同時也可知工藝參數(shù)不僅與原材料的化學(xué)元素和產(chǎn)品的力學(xué)性能有關(guān)，同時也與某些其他的工藝參數(shù)有關(guān)。

優(yōu)選地，步驟一還包括對案例數(shù)據(jù)庫中的案例的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。

優(yōu)選地，所述預(yù)處理包括標(biāo)準(zhǔn)化、缺失值處理和去噪.

優(yōu)選地，步驟二中對案例數(shù)據(jù)庫中的案例進(jìn)行聚類前還包括將各案例中的化學(xué)元素含量按照化學(xué)元素的含量與力學(xué)性能的相關(guān)性大小進(jìn)行加權(quán)處理。

優(yōu)選地，在步驟四中：若交點中案例所有的工藝參數(shù)與所有化學(xué)元素含量和力學(xué)性能的相關(guān)性系數(shù)都小于設(shè)定值，且交點中的案例個數(shù)不小于某個數(shù)，則對原矩陣進(jìn)行嵌套，以該交點的案例為總數(shù)據(jù)，重新按照化學(xué)元素含量和力學(xué)性能分別聚類，構(gòu)建一個嵌套的矩陣，得到該嵌套的矩陣的回歸函數(shù)。

優(yōu)選地，步驟5.2中分別對每一種可能的化學(xué)元素含量計算相應(yīng)的工藝參數(shù)，進(jìn)一步是對工廠已有的原材料的化學(xué)元素含量計算相應(yīng)的工藝參數(shù)；所述選擇進(jìn)一步為選擇最符合人員需要且成本最低的熱連軋新目標(biāo)產(chǎn)品的原材料和加工方式的工藝參數(shù)。