[發明專利]一種基于凝聚層次聚類預報結晶器漏鋼的方法

有效

• 申請號: 201810530746.1
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108580827B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 王旭東;段海洋;姚曼
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B22D11/18
• 分類號: B22D11/18;B22D11/14
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

一種基于凝聚層次聚類預報結晶器漏鋼的方法屬于鋼鐵冶金連鑄檢測技術領域。步驟如下：(1)建立黏結漏鋼/正常工況樣本庫：選取黏結漏鋼溫度和正常工況溫度，構建包含黏結漏鋼樣本集合正常工況樣本集的樣本庫；(2)隨機樣本集層次聚類：從黏結漏鋼樣本集和正常工況樣本集中各自隨機取選取等量樣本，與在線實測溫度樣本構成隨機樣本集，對該隨機樣本集實施層次聚類；(3)漏鋼識別與報警：檢測在線實測溫度樣本是否屬于黏結漏鋼類簇，以此識別和預報漏鋼。本發明擺脫了在預報過程中需人為定義參數的局限性，僅利用黏結漏鋼和正常工況溫度各自的特征判斷在線實測溫度樣本是否包含漏鋼特征，具有檢測原理清晰、運算速度快和漏鋼識別準確率高等優點。

技術領域

本發明屬于鋼鐵冶金連鑄檢測技術領域，涉及一種基于凝聚層次聚類預報連鑄結晶器漏鋼的方法。

背景技術

漏鋼是連鑄過程中的災難性事故，其不僅會導致連鑄機停產，影響作業率和產量，而且會嚴重損毀結晶器、扇形段輥道等設備，造成巨大的經濟損失和安全隱患。

為了保障連鑄過程的順行，國內外一直致力于結晶器漏鋼預報系統的開發。目前，比較成熟亦較為常用的方法是在結晶器銅板內嵌入安裝鎧裝熱電偶，通過測量結晶器銅板溫度來間接獲取連鑄坯表面的溫度變化情況，當鑄坯出現黏結并經過熱電偶時，熱電偶溫度會在較短時間內持續上升，隨著黏結點的下移溫度又會逐漸下降。隨著黏結點沿澆鑄方向的向下移動，同列熱電偶溫度的上升和下降趨勢在時間上呈現出顯著的滯后特征。針對這一典型特征，目前應用較為廣泛的漏鋼預報系統均是依據熱電偶的這一溫度變化和時間滯后特征來標記異常熱電偶，結合臨近異常熱電偶的數量，進而判斷和預報漏鋼，常見的預報模型包括基于邏輯判斷的預報模型和基于人工神經網絡的預報模型。

在CN101332499A中公開了“一種板坯連鑄漏鋼預報控制方法”的發明專利，具體為在結晶器上安裝多排熱電偶，板坯連鑄過程中根據結晶器熱電偶溫度變化的情況預防結晶器漏鋼的方法。其特征包括以下步驟：1)根據結晶器參數、熱電偶在結晶器的安裝位置，確定每個熱電偶的典型溫度特征；2)根據相鄰熱電偶的典型溫度特征，同時考慮漏鋼溫度傳遞和溫度異常分布特征，確定每個熱電偶的漏鋼幾率；3)當熱電偶漏鋼幾率達到95％，停止澆注。此方法為常見的漏鋼預報邏輯判斷方法，雖在預報初期具有一定的準確性，但是隨著鋼種、保護渣以及拉速等工藝參數的變化，黏結漏鋼時的重要特征參數也會有相應變化，導致后期預報時的準確性越來越差。

在CN103878335A中公開了“一種預防連鑄機結晶器黏結性漏鋼的方法”的發明專利，具體為在結晶器四條冷卻水出水管上安裝溫度傳感器，并將溫度傳感器采集的溫度變化數值輸入到記錄分析裝置中，記錄分析裝置根據各個冷卻水出水管的水溫溫度變化情況對黏結性漏鋼進行預報，即根據結晶器水溫的瞬時變化來預先判斷鋼坯坯殼是否發生破裂，是否存在黏結性漏鋼的危險，以便及時降低連鑄機拉速，避免漏鋼事故的發生。與專利CN101332499A相比，該發明同樣是基于熱電偶的溫度變化判斷是否漏鋼，不同的是，熱電偶安裝在冷卻水出水口附近而非安裝在結晶器銅板上，所以該發明是通過測量冷卻水總體冷卻效果的瞬時變化預報漏鋼，較之安裝在結晶器銅板局部熱電偶的方法，其靈敏度較低，難免會導致預報準確性下降，誤報次數增多。

此外，現有的漏鋼預報方法對人為的依賴性均較強，報警閾值等參數需通過人為設置，在澆鑄的鋼種或工藝變化時，相關報警參數的調整和優化等工作十分繁瑣，設置不當時，預報的準確率將大幅下降，甚至出現漏報。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有漏鋼預報方法存在的不足，提供一種基于層次聚類預報結晶器漏鋼的方法，該方法根據黏結漏鋼與正常工況條件下結晶器熱電偶溫度特征存在的顯著差異，運用層次聚類得到漏鋼類簇和正常工況類簇，之后通過檢測在線實測溫度樣本所屬的類簇預報漏鋼。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：