本發(fā)明涉及碳工具鋼制備，具體涉及一種熱軋中碳工具鋼的制備方法。

背景技術(shù)：

1、鋼熱軋卷板具有較高的強(qiáng)度，在熱軋狀態(tài)下，材料具有較好的可塑性，易于進(jìn)行沖壓、彎曲、卷制等成型加工，能夠通過各種加工工藝制成不同形狀和尺寸的零部件，滿足不同領(lǐng)域的多樣化需求，但是，需要鑄坯在步進(jìn)式加熱爐中控制好脫碳，保證溫度正常情況的同時，嚴(yán)格控制加熱爐各段爐內(nèi)氣氛，因此，急需一種熱軋中碳工具鋼的制備方法。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，預(yù)熱階段和加熱前階段存在過高的空氣過剩系數(shù)，就會導(dǎo)致燃料與空氣的比例嚴(yán)重失調(diào)，在后期調(diào)整時，燃料供應(yīng)系統(tǒng)可能無法及時調(diào)整到與降低后的空氣量相匹配的狀態(tài)，進(jìn)而影響空氣過剩系數(shù)的降低，造成對脫碳反應(yīng)抑制效果不佳的問題，因此，通過評估爐中前期過剩氣體濃度是否過高，并以歷史檢測數(shù)據(jù)來預(yù)測氣體過剩情況，從而實現(xiàn)了提前預(yù)警氣體過剩情況，有助于提前了解熱軋過程中可能出現(xiàn)的氣體過剩問題，最后，診斷加熱區(qū)域內(nèi)過剩氣體濃度是否分布均勻，并解決因氣體濃度過高導(dǎo)致鋼坯氧化脫碳、質(zhì)量不穩(wěn)定問題，通過精準(zhǔn)調(diào)整確保鋼坯加熱均勻，提升產(chǎn)品質(zhì)量與一致性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種熱軋中碳工具鋼的制備方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題的至少之一。

2、第一方面，一種熱軋中碳工具鋼的制備方法，包括以下步驟：

3、在實際熱軋過程中，實時監(jiān)測熱軋前階段內(nèi)的氧化氣體濃度，并評估爐中前期過剩氣體濃度是否過高；

4、若前期濃度過高，則依據(jù)多個歷史檢測數(shù)據(jù)，構(gòu)建初始預(yù)測模型，并進(jìn)行驗證，得到過剩氣體預(yù)測模型；

5、根據(jù)過剩氣體預(yù)測模型，預(yù)測實際熱軋過程中熱軋后階段的氧化氣體濃度，評估爐中后期過剩氣體濃度是否過高；

6、若后期濃度過高，則對熱軋前階段內(nèi)爐中加熱區(qū)域的過剩氣體濃度進(jìn)行均勻檢測，診斷氣體濃度是否分布均勻；

7、若氣體濃度分布均勻，則獲取過剩調(diào)整量，完成后期過剩氣體濃度的調(diào)整，若氣體濃度分布不均勻，則針對不同氣體濃度的區(qū)域進(jìn)行后期過剩氣體濃度的調(diào)整。

8、作為本發(fā)明進(jìn)一步方案為：評估爐中前期過剩氣體濃度是否過高，過程如下：

9、將熱軋前階段劃分為若干個時間間隔相等的前檢測點，獲取每個前檢測點內(nèi)的氧化入口濃度和氧化出口濃度，進(jìn)行差值計算后，并與氧化入口濃度進(jìn)行比值處理，輸出得到前節(jié)點變化量；

10、將所有前檢測點對應(yīng)的前節(jié)點變化量進(jìn)行均值化處理，輸出得到前期過剩系數(shù)；

11、若前期過剩系數(shù)大于前期標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)，則判定前期濃度過高。

12、作為本發(fā)明進(jìn)一步方案為：依據(jù)多個歷史檢測數(shù)據(jù)，構(gòu)建初始預(yù)測模型的過程如下：

13、提取多個高度過剩的歷史檢測數(shù)據(jù)中所有歷史前節(jié)點變化量，以及歷史后時段變化量，并按照相對應(yīng)的時間維度進(jìn)行整合劃分，分別得到多個歷史前時段集合、歷史后時段集合；

14、任意選取一個歷史檢測數(shù)據(jù)，分別將歷史前時段集合、歷史后時段集合作為訓(xùn)練集和驗證集；

15、將訓(xùn)練集結(jié)合最小二乘法擬合得到擬合訓(xùn)練模型，并依據(jù)驗證集結(jié)合歐幾里公式，得到擬合判斷值，若小于等于擬合判斷閾值，記作為初始預(yù)測模型，若大于擬合判斷閾值，則需要重新提取在訓(xùn)練集輸入至二維坐標(biāo)系后的坐標(biāo)點，直至小于等于擬合判斷閾值。

16、作為本發(fā)明進(jìn)一步方案為：對初始預(yù)測模型進(jìn)行驗證，得到過剩氣體預(yù)測模型，驗證過程如下：

17、以剩下的歷史檢測數(shù)據(jù)為依據(jù)，得到多個初始預(yù)測驗證組；

18、將多個初始預(yù)測驗證組通過殘差改進(jìn)公式進(jìn)行差異驗證處理，輸出得到初始預(yù)測驗證值，若小于等于初始預(yù)測驗證閾值，則為過剩氣體預(yù)測模型，若大于初始預(yù)測驗證閾值，則需重新構(gòu)建初始預(yù)測模型，直至小于等于初始預(yù)測驗證閾值為止。

19、作為本發(fā)明進(jìn)一步方案為：預(yù)測實際熱軋過程中熱軋后階段的氧化氣體濃度，預(yù)測過程如下：

20、將熱軋后階段劃分為若干個后檢測點，并作為x軸坐標(biāo)分別輸入至過剩氣體預(yù)測模型內(nèi)后進(jìn)行均值化處理，輸出得到后期過剩系數(shù)。

21、作為本發(fā)明進(jìn)一步方案為：評估爐中后期過剩氣體濃度是否過高，過程如下：

22、若后期過剩系數(shù)大于后期標(biāo)準(zhǔn)征系數(shù)，則生成后期濃度高信號。

23、作為本發(fā)明進(jìn)一步方案為：對熱軋前階段內(nèi)爐中加熱區(qū)域的過剩氣體濃度進(jìn)行均勻檢測，過程如下：

24、將加熱區(qū)域按照網(wǎng)格方式進(jìn)行劃分，得到若干個面積相等的加熱子區(qū)域；

25、在任意前檢測點時，獲取每個加熱子區(qū)域內(nèi)的過剩氣體濃度，并將相鄰加熱子區(qū)域的過剩氣體濃度進(jìn)行組合，輸入至均勻分析模型內(nèi)，輸出得到均勻診斷值。

26、作為本發(fā)明進(jìn)一步方案為：診斷氣體濃度是否分布均勻，過程如下：

27、若均勻診斷值大于均勻診斷閾值，則生成分布不均信號。

28、作為本發(fā)明進(jìn)一步方案為：若氣體濃度分布均勻，則獲取過剩調(diào)整量，過程如下：

29、將所有加熱區(qū)域內(nèi)的過剩氣體濃度進(jìn)行均值化計算，并與前期標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)進(jìn)行作差，得到過剩調(diào)整量，按照過剩調(diào)整量進(jìn)行提前調(diào)整至前期標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)。

30、作為本發(fā)明進(jìn)一步方案為：若氣體濃度分布不均，則針對不同氣體濃度的區(qū)域進(jìn)行后期過剩氣體濃度的調(diào)整，過程如下：

31、在相鄰濃度分析組內(nèi)，將相鄰加熱子區(qū)域在所有前檢測點對應(yīng)的過剩氣體濃度進(jìn)行組合，并通過歐幾里得計算公式，得到相鄰子區(qū)域差異；

32、若相鄰子區(qū)域差異值小于等于相鄰子區(qū)域差異閾值，則將相鄰子區(qū)域相對應(yīng)的過剩氣體濃度進(jìn)行均值化處理，并與前期標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)進(jìn)行作差，得到過剩調(diào)整量，按照過剩調(diào)整量對進(jìn)行提前調(diào)整至前期標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)；

33、若相鄰子區(qū)域差異值大于相鄰子區(qū)域差異閾值，則過剩氣體濃度與前期標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)進(jìn)行作差，得到過剩調(diào)整量，按照過剩調(diào)整量對進(jìn)行提前調(diào)整至前期標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)。

34、本發(fā)明的有益效果：

35、1、本發(fā)明在熱軋中碳工具鋼的實際熱軋過程中，把步進(jìn)式加熱爐的熱軋前階段（預(yù)熱階段和加熱前階段）劃分成若干等時檢測時段，將氣體檢測儀器沿加熱爐長度方向布置于入口和出口處，實時監(jiān)測每個檢測時段內(nèi)的氧化入口濃度和氧化出口濃度，計算兩者差值，并與氧化入口濃度進(jìn)行比值處理得到時段變化量，再對所有時段變化量進(jìn)行均值化處理得出前期過剩系數(shù)，從而及時評估爐中前期過剩氣體濃度是否過高，為及時調(diào)整加熱爐內(nèi)氣氛提供依據(jù)，保證爐內(nèi)氣氛在合適的范圍內(nèi)，避免因氧化氣體過剩導(dǎo)致后續(xù)階段氣氛調(diào)節(jié)困難；

36、2、本發(fā)明若爐中前期氣體高度過剩，則依據(jù)多個高度過剩的歷史檢測數(shù)據(jù)，構(gòu)建過剩氣體預(yù)測模型，以歷史檢測數(shù)據(jù)來預(yù)測氣體過剩情況，從而實現(xiàn)了提前預(yù)警氣體過剩情況，有助于提前了解熱軋過程中可能出現(xiàn)的氣體過剩問題，并且通過利用過剩氣體預(yù)測模型，結(jié)合實際熱軋過程中熱軋前階段的氧化氣體濃度，實現(xiàn)對實際熱軋過程中熱軋后階段的氧化氣體濃度的預(yù)測工作，有利于優(yōu)化熱軋工藝參數(shù)進(jìn)行及時干預(yù)，抑制氧化和脫碳反應(yīng)的發(fā)生，從而為解決由于氣體過剩所導(dǎo)致難以抑制脫碳的問題做好預(yù)警工作；

37、3、本發(fā)明若爐中后期過剩氣體濃度過高，則在加熱前階段內(nèi)，對爐中加熱區(qū)域內(nèi)的過剩氣體濃度進(jìn)行均勻檢測，若分布均勻，則提取所有加熱子區(qū)域相對應(yīng)的過剩氣體濃度進(jìn)行均值計算后，結(jié)合前期標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)，得到過剩調(diào)整量，完成提前對后期過剩氣體濃度的調(diào)整，若分布不均，則對相鄰加熱子區(qū)域內(nèi)過剩氣體濃度的差異進(jìn)一步分析，若差異較小，則對相鄰加熱子區(qū)域相對應(yīng)的過剩氣體濃度進(jìn)行均值計算后，結(jié)合前期標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)，得到過剩調(diào)整量，完成提前對后期過剩氣體濃度的調(diào)整，若差異較大，則與前期標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)進(jìn)行作差，得到過剩調(diào)整量，按照過剩調(diào)整量對進(jìn)行提前調(diào)整至前期標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)，從而解決因氣體濃度過高導(dǎo)致鋼坯氧化脫碳、質(zhì)量不穩(wěn)定問題，通過精準(zhǔn)調(diào)整確保鋼坯加熱均勻，提升產(chǎn)品質(zhì)量與一致性。