劉 杰

（昭通學(xué)院 物理與信息工程學(xué)院，云南 昭通 657000）

0 引言

LF爐由鋼包，電極，底部吹氬設(shè)備，電極升降設(shè)備等幾部分構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 LF爐精煉設(shè)備

LF精煉中，主要分為鋼液溫度控制和鋼液成分控制兩個(gè)部分。企業(yè)、公司對(duì)鋼材的質(zhì)量要求與日俱增，所以使得鋼材的成分越來越窄，而為了保證良好的鑄坯質(zhì)量及穩(wěn)定的工藝過程，對(duì)LF爐精煉過程的終點(diǎn)鋼水溫度控制提出了更高的要求[1]。大多數(shù)的研究都聚集在LF爐的鋼水溫度預(yù)報(bào)，而對(duì)LF爐的鋼水溫度的控制還有很大的研究空間，由于精煉的造渣階段工況復(fù)雜，參數(shù)難以精確測(cè)量，所以可以采用案例推理來對(duì)造渣階段鋼水進(jìn)行溫度控制，本文主要對(duì)案例推理中屬性的選擇和屬性權(quán)值做了研究。

1 LF爐的工況案例表示

案例的設(shè)計(jì)是CBR中的一個(gè)重要內(nèi)容，是案例推理的基礎(chǔ)和核心，具體表現(xiàn)為：如何選擇合適的結(jié)構(gòu)來構(gòu)成案例，什么樣的信息應(yīng)該放在案例中。影響案例推理系統(tǒng)的性能是案例設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容是否科學(xué)，案例的設(shè)計(jì)是案例檢索，案例調(diào)整和案例學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)[2]。

本文對(duì)于精煉過程案例的設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)方面：

(1)問題或情景描述：造渣階段影響鋼水溫度的關(guān)鍵要素；

(2)案例解：對(duì)于造渣階段溫度控制的解決方案.

下面我們具體討論精煉過程中造渣階段的具體工況，選取的案例的情景描述應(yīng)該是影響鋼水溫度的關(guān)鍵因素：

鋼種：鋼種決定了鋼材中成分的不同，對(duì)鋼水的終點(diǎn)溫度目標(biāo)也不同，本文中選取一種特定的鋼種作為研究對(duì)象。

鋼水質(zhì)量：每次的鋼水質(zhì)量都會(huì)因?yàn)榫唧w情況不同，加熱鋼水所需要的總電量也會(huì)有差異。

鋼包的使用次數(shù)：隨著鋼包的重復(fù)使用，鋼液會(huì)不斷地侵蝕鋼包，使得鋼包越來越薄，隨著鋼包的重復(fù)使用，鋼包工作層厚度會(huì)變化，圖2為鋼水溫度受鋼包使用次數(shù)影響的關(guān)系圖。

鋼包預(yù)熱溫度：為了提高鋼包內(nèi)表面的溫度，降低溫度差，降低對(duì)鋼水的吸熱量，一般采用烘烤鋼包的方法，所以鋼包烘烤后的溫度會(huì)影響鋼水的溫度[2]。

加入渣料質(zhì)量：加入的鋼渣升溫、融化都需要消耗電能，鋼液上層的渣層對(duì)鋼水有著保溫隔熱的功能，有效的減小了熱輻射，但是對(duì)流損失的熱量卻無法避免。

圖2 包齡對(duì)鋼水溫度的影響

鋼液初始溫度：影響造渣階段溫度控制的另一個(gè)關(guān)鍵要素是鋼水的初始溫度，終點(diǎn)目標(biāo)溫度和鋼水起始溫度的差是造渣階段需要提高的鋼液溫度[3]：

ΔT決定了精煉過程中需要的電量。

精煉時(shí)間：鋼包的散熱隨著時(shí)間而增減，時(shí)間越久，散熱損失的熱能就越多。

2 屬性特征權(quán)重

2.1 LF爐屬性特征權(quán)值的計(jì)算

本文采用基于覆蓋度的權(quán)值確定方案，這樣能提高案例檢索的效率和質(zhì)量，方法就是基于所有的特征權(quán)值都相等的條件下，然后再逐個(gè)對(duì)不同屬性的案例覆蓋度進(jìn)行比較和分析，最終計(jì)算出各個(gè)屬性對(duì)應(yīng)的權(quán)值[4]。

(1)特征權(quán)值計(jì)算方案：

具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

S3:去掉屬性yk后，計(jì)算屬性集中的覆蓋度，把覆蓋度的案例個(gè)數(shù)賦值給

S4：如果條件k≥m成立，則進(jìn)行下一步；如果條件不成立，令k=k+1，回到S3；

S5:如果條件i≥n成立，進(jìn)如下一階段；條件不成立，令i=i+1，回到S2；

S6:基于每個(gè)屬性對(duì)案例平均覆蓋度的影響，按公式計(jì)算特征屬性yk的重要性

S7:最后對(duì)各個(gè)屬性的重要性進(jìn)行歸一化，按下列公式可以得到屬性的特征權(quán)值wk：

(2)LF爐屬性權(quán)值的算法

選取以下有代表性的案例進(jìn)行模擬計(jì)算，相似度閥值設(shè)定為為0.7，如表1。

表1.CBR案例屬性表

根據(jù)定義，案例相似度閥值設(shè)定為0.675，各個(gè)屬性的覆蓋度計(jì)算結(jié)果如下：

對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理后，計(jì)算的權(quán)值結(jié)果依次為｛0.107，0.071，0.178，0.321，0.142，0.178｝，如表2所示。

表2.屬性權(quán)值表

考慮到權(quán)值屬性的計(jì)算只是基于數(shù)據(jù)，沒有和精煉的實(shí)際情況相結(jié)合，這里采用一種新的方法，考慮最后求取的解是精煉過程造渣階段所需的電能，因此各個(gè)屬性的浮動(dòng)會(huì)對(duì)最后的求解產(chǎn)生影響，所以每個(gè)屬性對(duì)最后的解都會(huì)有一定的影響[5]，這里我們定義一個(gè)對(duì)案例解的影響度：

f( ?)是基于覆蓋度求出的案例解，通過以上處理可以求解出各個(gè)屬性對(duì)于案例最終解的影響程度，本文采用案例的影響度和屬性權(quán)值求均值，這樣實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和精煉過程實(shí)際情況的結(jié)合，使得求出的屬性權(quán)值更加的精確，下面是對(duì)每個(gè)屬性的影響度進(jìn)行計(jì)算：

S1：首先求出案例中每個(gè)屬性的f(?)，例如屬性x1鋼液的質(zhì)量，式中csteel為鋼水的比熱，Δt為鋼水需要提高的溫度，q1為案例中對(duì)應(yīng)屬性x1最大值和最小值的差，然后依次求組每個(gè)屬性對(duì)應(yīng)的值。對(duì)于鋼渣的影響程度我們也可以根據(jù)不同厚度的渣層對(duì)引起的鋼水溫度變化來估算。同理對(duì)于包齡的影響程度可以根據(jù)考慮在鋼包使用次數(shù)差距最大時(shí)根據(jù)鋼液的溫降來計(jì)算。

S2：按照公式求得屬性的影響程度，然后進(jìn)行歸一化處理，解出每個(gè)屬性的Zi如表3所示:

表3.案例屬性重要度

從表3可以看出各個(gè)屬性在精煉過程造渣階段對(duì)供電量的影響。用求出的影響程度和根據(jù)相似度計(jì)算出各個(gè)屬性權(quán)值做比較后發(fā)現(xiàn)，兩者都有相同的趨勢(shì)，重要的影響因素都是鋼水的初始溫度。不同的是這兩種方法一種是基于數(shù)據(jù)，一種是基于理論和實(shí)際工況的研究，所以本文采用把兩者相結(jié)合來確定最終的權(quán)值屬性：

式中：

Zi為屬性對(duì)供電量的影響程度；

wi為基于覆蓋度的權(quán)值。

最終確定的權(quán)值如表4：

表4.改進(jìn)的屬性權(quán)值表

3 結(jié)束語

本文主要工作是研究基于通過案例推理來控制精煉過程造渣階段鋼液溫度中案例屬性的選擇和權(quán)值的計(jì)算，通過對(duì)造渣階段的工況的具體分析，構(gòu)成了案例的屬性結(jié)構(gòu)。對(duì)于屬性權(quán)值的計(jì)算，使用基于覆蓋度的方法求取屬性權(quán)值，但是這是一種建立在數(shù)據(jù)上的方案，為了使得求出的權(quán)值能更加精確，使用了一種基于屬性對(duì)案例解的影響程度的方法，最后采用兩種方案想結(jié)合的方法來求取最終的屬性權(quán)值。