技術領域

本發明涉及鋼鐵冶金行業熱連軋控制技術領域，特別涉及一種熱連軋產品生產流程的工藝參數預測方法。

背景技術

熱連軋生產技術是鋼鐵領域生產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，從煉鋼，連鑄經均熱后坯料直接進入軋線，具有短流程、能耗低、生產效率高的工藝特點。設計人員在進行熱連軋新型產品的設計時，為了達到新產品質量的標準，設計人員往往要在生產車間采用已有的原材料，對生產流程加工方式進行多次調整來進行試驗，以找到最符合要求的原材料和加工方式。但是這種熱連軋產品生產方式不僅大量浪費了生產的資源，消耗了設計人員大量的精力，不滿足熱連軋新產品能量消耗低，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過程中產生的數據和累積的經驗知識，造成了這些寶貴資源的極大浪費。

隨著計算機技術的發展，目前基本上所有的熱軋帶鋼廠都實現了電子化信息化管理，熱連軋生產流程中各個中間過程的數據都可以收集起來。現有的熱連軋新產品設計方式無法充分利用這些數據進行指導生產，且對設計人員的依賴性較大，具有一定的局限性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是對熱連軋產品生產流程的工藝參數提出一種預測方法，提供一種從產品數據中挖掘知識的方式，并指導熱連軋生產人員進行新產品的設計。

為實現上述目的，本發明的具體實施步驟如下：

步驟一：收集屬性數據，形成案例數據庫；其中，案例數據庫中每個案例包括熱連軋產品生產的化學元素成分和含量、工藝參數和產品的力學性能；

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

步驟三：以基于化學元素含量形成的簇Ai為行，以力學性能形成的簇為列，構建矩陣，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，基于所有化學元素含量和力學性能對每個工藝參數進行相關性分析，得到每個工藝參數與所有化學元素含量和力學性能的相關性系數的大小，若存在工藝參數的相關性系數不小于設定值，計算相關性系數最大的工藝參數的回歸函數；

之后對沒有得到回歸函數的工藝參數基于化學元素含量和力學性能以及已有回歸函數的工藝參數進行相關性分析，在剩余工藝參數中找到相關性系數最大的工藝參數，得到它的回歸函數，并重復這一過程直到得到所有工藝參數的回歸函數；

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

5.1先將目標案例的力學性能分配到基于力學性能的簇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元素含量相應的原材料經過一定加工方式的熱連軋工藝可得到目標產品的力學性能要求；

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

優選地，步驟一和步驟二之間還包括分析數據步驟，從數據中得到熱連軋產品生產的特點，可知不同的原材料經過一定的工藝參數的加工工藝方式，能得到相同的力學性能，同時，相同的原材料經過不同的工藝參數的工藝方式可以得到不同的力學性能；同時也可知工藝參數不僅與原材料的化學元素和產品的力學性能有關，同時也與某些其他的工藝參數有關。

優選地，步驟一還包括對案例數據庫中的案例的屬性數據進行數據預處理。

優選地，所述預處理包括標準化、缺失值處理和去噪.

優選地，步驟二中對案例數據庫中的案例進行聚類前還包括將各案例中的化學元素含量按照化學元素的含量與力學性能的相關性大小進行加權處理。

優選地，在步驟四中：若交點中案例所有的工藝參數與所有化學元素含量和力學性能的相關性系數都小于設定值，且交點中的案例個數不小于某個數，則對原矩陣進行嵌套，以該交點的案例為總數據，重新按照化學元素含量和力學性能分別聚類，構建一個嵌套的矩陣，得到該嵌套的矩陣的回歸函數。

優選地，步驟5.2中分別對每一種可能的化學元素含量計算相應的工藝參數，進一步是對工廠已有的原材料的化學元素含量計算相應的工藝參數；所述選擇進一步為選擇最符合人員需要且成本最低的熱連軋新目標產品的原材料和加工方式的工藝參數。