[发明专利]一种铸坯质量预报方法

权利要求书

1.一种铸坯质量预报方法，其特征在于：针对特殊钢大方坯连铸生产过程中出现的中心裂纹、中间裂纹和中心偏析三种内部缺陷来建立基于BP神经网络的铸坯质量预报模型，该模型包括输入层、隐含层和输出层，具体：

①输入层和输出层节点数的确定

输入层的节点包括出结晶器坯壳厚度X₁、出结晶器表面温度X₂、第一个矫直点坯壳厚度X₃、第一个矫直点表面温度X₄、出结晶器回温速率X₅、出足辊段回温速率X₆、出一冷段回温速率X₇、出二冷段回温速率X₈、出三冷段回温速率X₉、出四冷段回温速率X₁₀、电磁搅拌处坯壳厚度X₁₁、过冶金长度中心降温速率X₁₂、过冶金长度中心周围降温速率X₁₃、过热度X₁₄、平均拉速X₁₅、比水量X₁₆、拉速波动量X₁₇、压下量X₁₈、液芯长度X₁₉、C含量X₂₀、P含量X₂₁、S含量X₂₂；

输出层的节点包括中心裂纹等级Y₁、中间裂纹等级Y₂、中心偏析等级Y₃；

②隐含层节点数的确定

采用试凑法，计算公式如下：其中n为输入层节点数，m为输出层节点数，a为1-10之间的常数，在该范围内选取不同的数值进行网络训练学习，在网络学习过程中观察权值、误差下降情况，直至确定出最佳的隐含层节点数；

③铸坯质量预报模型建立

模型将铸坯从结晶器弯月面到控制区末端划分为若干个切片，切片厚度为100mm，每个切片都是独立的信息单元，这些信息包括切片的寿命、中心温度、表面温度、位置以及步骤①中铸坯质量预报模型所需要的22个输入变量和3个输出变量，通过动态跟踪每个切片在不同时刻的信息，确定每个切片在不同时刻下的凝固传热微分方程边界条件，对每个切片的凝固传热微分方程进行周期性求解，动态描述出每个切片在不同时刻、不同位置下的温度场，由于每个切片温度场的变化都代表该切片所处位置上铸坯温度场的变化，因而将所有切片串起来，动态描述出整个铸坯的温度场分布，为铸坯质量预报提供温度场数据，最终得到中心裂纹曲线、中间裂纹曲线、中心偏析曲线的预报结果。

2.根据权利要求1所述的一种铸坯质量预报方法，其特征在于：步骤③获得的原始数据在传入神经网络前进行预处理，包括空值处理、噪声值处理和归一化处理，

空值处理：空值即缺失值，采用平均值替换缺失值；

噪声值处理：对采集的工艺参数设置有效值范围，当传感器采集的数据超出该有效值范围时，视为噪声信号，直接将其删除，不予采用；

归一化处理：训练前对样本集中的数据采用最大最小值标准化方法进行归一化处理。