[发明专利]一种适用于反向凝固工艺质量控制的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸件生产、智能控制和计算机信息处理领域，特别涉及一种适用于反向凝固工艺质量控制的系统及方法。

背景技术

反向凝固工艺是由德国曼内斯曼-德马克公司于1989年首先研究开发的一种新型薄带连铸工艺，国外报道很少，国内也刚开始实验室研究，1996年被列为我国国家自然科学基金重点资助项目，实验研究取得了一定成果。反向凝固浇铸法是将母带穿过钢水，使钢水在母带表面凝固，因为凝固方向与传统凝固方向相反，凝固面从里向外推移，故称为反向凝固。在凝固器上方有一对平整辊，用于对处于半凝固状态的新生相进行初轧，从而充分利用浇铸热，然后进一步热轧或直接冷轧至母带厚度，将其中约20％的带钢重新用于母带，其余的即作为带钢成品，以代替传统的热轧或冷轧带。可见它提供了一种生产薄带钢的新方法，利用此工艺可生产廉价的复合薄板，在薄板生产、复合冶金和金属包线等方面有着广阔的应用前景。由于钢的液相线远高于有色金属，实现从底部连续穿带还存在一些技术难题，国内反向凝固还处于实验室研究阶段，其昂贵的实验费用和苛刻的实验条件也阻碍了实验的广泛开展，由于可获得的资料较少，工艺参数设计到生产操作完全依靠科研人员的经验进行，由于科研人员经验知识及操作水平差异，并且生产过程影响因素很多，导致母带与凝固层缺陷频繁出现。在反向凝固实验过程中，其关键工艺参数检测值显示分布于不同设备上，操作人员通常需要往返于不同的设备查看各参数值，并不能全面地在同一时间查看所有的参数值以及变化趋势，以致顾此失彼，另外，母版在通过轧机时有上升和下拉的的运动，这个过程操作人员对母版的当前位置只能进行估计，并不能做准确的判断，这些都会在一定程度上影响铸件产品的质量。另外，许多分析工艺参数以及母带缺陷的宝贵经验很难用数学公式加以描述，因此，在实验过程以及产品分析环节，都需要为科研人员提供更加智能化的支持。

传统的铸造专家系统功能比较单一，只针对某一个具体工业环节的独立应用。例如，缺陷分析专家系统仅针对缺陷进行分析，工艺参数专家系统只具有工艺设计功能。然而，整个反向凝固铸造过程的各个工序之间是相互影响的，反向铸造工艺参数的准确与否直接影响母带凝固层的结合性能及缺陷，而对缺陷进行分析归纳后应调整相应工艺参数以指导生产。

发明内容

本发明的目的是为了解决针对反向凝固工艺过程的特殊性及现有专家系统存在的单一功能性缺陷，依据工艺参数与铸件缺陷的关系，提出一种适用于反向凝固工艺质量控制的系统及方法，以改善钢板质量及减少缺陷产生。

本发明一种适用于反向凝固工艺质量控制的系统及方法，主要包括自适应专家系统、数据采集模块和可视化显示模块，所述自适应专家系统包括缺陷诊断推理模块、工艺参数推理模块、规则库自适应修正模块和知识库；

工艺参数推理模块根据原材料参数以及期望铸件的类型、尺寸参数，推理给出对应生产过程工艺参数；工艺参数推理模块采用的是正向推理方式，即先将一批事实，如期望铸件信息和原材料信息，存放到知识库中作为规则的前提，工艺参数推理机把这些事实与知识库中规则的前提进行匹配，根据匹配成功的规则得到结论，把得到的结论作为新的事实存放到知识库中进行知识库更新，用更新过的知识库将所有事实再与规则的前提匹配，直到推理出优化工艺参数；将输入事实以及优化工艺参数信息传递给规则库自适应修正模块，转化为规则存储，为生产过后调整及修正工艺参数规则提供依据，用户根据推理得到的优化工艺参数，开始生产操作。

其中的数据采集模块用于采集被检测生产设备的工艺参数；

所述的可视化显示模块对数据采集模块采集的工艺参数进行数据处理和存储，实现母板和轧机运动过程的实时动画显示、工艺参数显示与报警、历史数据查询浏览以及报表打印功能；

所述的缺陷诊断推理模块对产品进行性能及缺陷分析，通过缺陷的特征描述来判断缺陷类型；缺陷特征描述包括大类缺陷描述及小类缺陷描述；缺陷诊断推理模块采用的推理方式是正向和反向推理相结合的混合推理方式，根据生产设备生产出的铸件产品的质量来确定缺陷类型，分析缺陷产生的原因，推理给出防止的措施。