CSP热连轧组织性能预报数据库的建立

　　1 前言

　　广州珠江钢铁有限责任公司所建CSP生产线是国内第1条薄板坯连铸连轧生产线，该生产线采用SMS公司基本定型的技术和设备，即厚50mm坯的立弯式连铸机、直通式辊底炉和6机架CVC热连轧机，见图1;配备了各类自动化检测仪表，采用3级计算机系统实现顺序控制、逻辑控制、过程优化控制和生产控制、质量控制等多层次高智能化的自动控制。目前主要生产集装箱板、汽车板、气瓶钢等。

　　目前，钢铁研究总院已开发完成了珠钢CSP组织性能预报系统[1]。若再将CSP生产过程中以及CSP离线组织性能预报系统所积累的大量数据信息资源纳入计算机中进行有序的管理，建立完善、有效的生产知识库及数据库，即CSP热连轧生

　　产线数值信息数据库，就可利用神经网络和模糊数学等手段，通过调整化学成分和工艺参数，设计和开发新钢种，指导实验研究和生产实践。同时还可将该数据库作为基础平台，在其上建立人工智能纠偏、专家决策系统、性能指标统计等多种对生产起到重要意义的应用。

　　2设计思想及过程

　　2.1 系统开发环境及软件的选择

　　经过充分比较各中小型数据库的特点，选择了微软SQL server 2000数据库作为本系统的后台数据库，并采用VB6.0作为前台统一管理数据库，完成各类参数输入、数据采集、数据整理、数据存储与管理、数据分析与计算、图形图表的生成与显示、数据打印输出等功能。VB6.0具有良好的界面和强大的控件功能，能够存取和修改数据库中的数据，并管理数据库对象及结构。

　　2.2数据库的总体结构

　　数据库的结构设计包括整个数据库的建立和数据库的内容构建、具体功能的实现，以及数据表和索引的建立。

　　本数据库的数据流向和数据库结构之间的关系见图2，数据流的流向是从外部数据的导入开始的，通过数值导入应用程序存人数据库中，在数据库中针对不同的条件生成不同的表，然后利用数值分析应用程序再对这些数据进行分析。

数据库的功能框架见图3。通过导入模块将外部数据导入到数据库中，在数据库中将所有数据按不同功能组织起来，对用户所关心的数据进行查询处理，并利用图形、图表更直观地观察数据的变化趋势，了解和掌握数据的变化规律。同时，通过人机交互界面，提取组织性能预报计算所需的参数，为预报计算提供数据支持。

　　2.3 功能模块的设计与实现

　　2.3.1数据导入模块

　　该模块分别完成多个数据表数据格式的转换，并把文本文件的数据导入到数据库表中，对数据进行有序地整理、存储和管理。由于文件中数据在一行的位次是按固定方式进行排列的，可以逐次按行和按该数据在这行的位次把数据导入到数据库中。数据来源主要有CSP轧制过程产生的过程参数数据、组织性能预报系统计算模块参数设置的数据及运算生成的结果数据和实测的力学性能数据。

　　2.3.2 图表数据和图表的生成

　　对根据查询条件所得到的数据与CSP组织性能预报计算结果数据进行绘图、比较，包括各个工艺参数、力学性能参数及CSP组织性能预报数据和图表，如：均热炉温度场曲线，轧制温度场曲线，轧制模块中的轧件晶粒尺寸演变曲线、再结晶分数曲线、轧件厚度变化曲线、层流冷却温度场曲线、相变分数曲线等。利用图形图表可把数据的变化趋势明显地表示出来，以便于操作人员的直接观察和分析[2,3]。

　　2.3.3前台人机界面

　　前台人机交互界面的主要功能是：

　　(1)综合控制。控制整个数据库系统的启动、操作和结束等，把所需数据导人到数据库中，并在数据库中生成相应的数据表。

　　(2)查询。根据板坯号，可对热连轧生产过程的工艺参数、板坯参数和化学成分，以及CSP组织性能模拟计算产生的材料性能、设置参数进行有序查询。

　　(3)设置与计算。通过设置各种参数，调用组织性能预报程序，得到板坯的力学性能、最终晶粒尺寸、轧件计算厚度和轧制力能参数等。

　　(4)图表打印。可把查询得到的数据参数生成图形图表，并打印出来。

　　(5)系统维护。可把CSP生产线积累的数据定期地存储到数据库中，包括系统用户的添加、删除、密码的设置及修改等。

　　2.4数据库中表的结构

　　数据库导入模块程序把所需数据参数导入到数据库中，生成不同的基础表，可以按照查询条件从基础表中抽取数据，按照不同的需要分别生成相应的分类表。

　　3 应用举例

　　3.1历史数据参数的查询

　　在数据库中，板坯号是唯一的，所有数据参数查询均以板坯号为依据。在数据信息查询页面的列表框中选择板坯号，那么该板坯的所有生产数据都会显示在信息窗口中，包括化学成分、初始温度、终轧温度、卷取温度、初始厚度、终轧厚度、终轧厚度计算值、初始宽度、终轧宽度、成品力学性能与晶粒尺寸、层流冷却开关设置、各道次压下率等。

　　3.2计算前数据参数的设置

　　运行组织性能预报程序前，首先要将所需参数从数据库中提取出来，并且对数据参数进行设置调整以满足计算的需要。板坯参数设置包括板坯厚度、宽度、长度、化学成分和环境温度。

　　3.3图表的绘制

　　绘制图表可以把数据的变化趋势明显地表示出来，便于操作人员的直接观察和分析。例如：根据板坯号可以查询并绘制出带钢横断面上不同部位在精轧过程中的温度场曲线。

　　3.4数据参数的挖掘

　　从数据库中提取板坯力学性能历史数据，并提取所对应的板坯终轧温度和终冷温度，可以得到终轧温度与屈服/抗拉强度的关系曲线，以及终冷温度与屈服/抗拉强度的关系曲线。

　　4 结语

　　CSP热连轧组织性能预报系统数值信息数据库的建立，可将板坯生产过程中和离线模拟的数据归档存储，为原有产品的检测结果统计和今后新产品的研发提供便利的平台，并且为今后该数据库管理系统的扩展和在线模拟软件的实现提供强大的支持。

　　参考文献：

　　[1]郑坚，唐广播，程杰峰，等.珠钢CSP热轧组织性能预报软件设计简介[J].轧钢，2003，20(1)：15—17.

　　[2]杜风山，周维海，臧新良.板材热连轧过程的计算仿真[J].机械工程学报，2001，37(12)：67—69.

　　[3]张海藩.软件工程[M].北京：人民邮电出版社，2002.