Vol.21 No.2 张炯明等：反向凝固过程中铸带厚度及晶粒度的预测 ·139· 学习率为7=0.8，惯性系数取为a=0.6.经过 之间.过热度大于15℃时，新相层晶粒度的变化 3×10次训练后，每个样本的实际输出值与网络 梯度明显增大， 实际输出值之间的相对误差都不大于6%，绝大 图3为钢液过热度为20℃、母带厚度为1.45 多数在3%以内. mm,不同浸入时间下预测的新相层晶粒度随浸 入时间的变化.由图可见，随着浸人时间的增加， 2实验数据 新相层晶粒度基本不变，浸人时间达到3.0s以 后，其晶粒度显著降低，当浸入时间为4~5s时， 实验数据来自于反向凝固课题组所做的实 新相层晶粒度达到最小值4.4，随后新相层晶粒 验，其凝固器中液态钢和母带的钢种均为Q5,主 度又增高. 要工艺参数如母带厚度、浸入时间、钢液的过热 6.5 度作为操作变量，其变化范围如表1所示. 6.0 ● 表1反向凝囵实验中参数的范围 5.0 参数名称 参数数值 彩 过热度/℃ 5,10,20,30,40 4.0 浸入时间s 2,3,4,5,6,7,8 0 2 4 6 母带厚度/mm 0.75,1.45,1.95 没入时间s 3计算结果分析 图3浸入时间对新生相晶粒度的影响 图4钢液过热度为20℃、浸入时间为4s时， 利用上述实验数据训练出来的神经网络模 预报的新相层晶粒度随母带厚度的变化.随着母 型可以对反向凝固生产的铸带性能（新生相晶粒 带厚度的增加新相层晶粒度增加，但一段范围以 度和铸带厚度)进行预测.预测时首先固定其中2 后，新相层晶粒度又随母带厚度的增加而降低， 个因素，改变另1个因素来研究铸带性能的变化、 新相层晶粒是指母带经反向凝固后在其表面形 6.5 6.0 成的凝固组织， 3.1新相层晶粒度的变化 粱 5.0 新生相晶粒度的定义是把铸带经试样处理， 在显微镜下放大100倍，数出平面2个方向（厚度 病 及宽度方向)定长下的平均晶粒数，每个方向选 4.0 0.5 1.0 1.5 2.02.5 取3个不同的部位，然后求其加权平均值，再求其 母带厚度/mm 相应的对数，再查表，求出晶粒度). 图4母带厚度对新相层晶粒度的影响 图2是浸人时间为3.5℃、母带厚度为 1.45mm,不同钢液过热度下预测的新相层晶粒 3.2铸带厚度的预测 度的变化.由图看出随着过热度的增加，新生相 把母带放到液态钢中，在母带的表面形成1 晶粒度有所减小，晶粒度的变化范围在4.0~6.5 层新生相，两部分总和称为铸带.同样，在固定2 个因素，改变第3个因素，来研究铸带厚度的变 7.0 化. 赵 6.0 图5为浸入时间为3.5s、母带厚度为1.45 5.0 mm,不同钢液过热度下，预测的铸带厚度的变 化由图可见，随着过热度的增加，铸带厚度减 4.0 小，钢液的过热度由5℃增加到40℃，铸带厚度 3.0 10 15 20 25 由6.4mm减少到3.3mm,减少了3.1mm,且这一 过热度/℃ 变化过程较为均匀，也就是说铸带厚度变化梯度 几乎不随钢液过热度变化. 图2过热度对新相层晶粒度的影响 图6是钢液过热度为20℃，母带厚度为张炯 明等 反 向凝固过程 中铸带厚度及 晶粒度 的预测 学 习 率 为 叮 ， ‘惯性 系 数 取 为 经 过 次训 练后 ， 每 个样本的实 际输 出值与 网络 实 际 输 出值之 间 的 相 对误差 都 不 大 于 ， 绝 大 多 数在 以 内 之 间 过 热 度 大 于 巧 ℃ 时 ， 新 相 层 晶粒 度 的变 化 梯 度 明显增 大 图 为钢液 过 热度 为 ℃ 、 母 带厚度为 ， 不 同浸 人 时 间 下 预 测 的新 相 层 晶 粒 度 随 浸 人 时 间 的变 化 由 图可 见 ， 随着 浸 人 时 间 的增 加 ， 新 相 层 晶 粒 度 基 本 不 变 ， 浸 人 时 间 达 到 以 后 ， 其 晶粒 度 显 著 降低 ， 当浸 人 时 间为 一 时 ， 新 相 层 晶 粒 度 达 到 最 小 值 ， 随后 新 相 层 晶粒 度 又增 高 一 。 侧翼哈噢琴编 实验数据 实 验 数据来 自于 反 向凝 固课题 组 所 做 的 实 验 ， 其凝 固器 中液态钢和 母 带 的钢种均 为 ， 主 要 工 艺 参数 如 母 带 厚度 、 浸 人 时 间 、 钢 液 的过 热 度作为操作变量 ， 其变化范围如表 所示 表 参数名称 过热度 ℃ 浸人 时间 母带厚度 反 向凝固实验中参数的范围 参数数值 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 、 、 ’ ‘ 护 ， 」一一一一一一一一一 浸人时间 图 浸入时间对新生相 晶粒度的影响 图 钢液过 热度 为 ℃ 、 浸 人 时 间为 时 ， 预 报的新 相 层 晶粒度 随母 带厚度 的变 化 随着母 带厚度 的增 加新 相 层 晶粒 度 增 加 ， 但 一段 范 围 以 后 ， 新相 层 晶粒度又 随母 带厚度 的增加而 降低 一 、 ︺哎︸ ‘ … 沪︵ ‘ ︸ 侧翅哈噢母凑 计算结果分析 利 用 上 述 实验 数据 训 练 出来 的神 经 网 络模 型 可 以 对反 向凝 固生产 的铸带性 能 新 生相 晶粒 度和 铸带厚度 进行 预测 预测 时首先 固定其 中 个 因素 ， 改变另 个 因素来研究铸带性 能 的变 化 新 相 层 晶粒 是 指 母 带 经 反 向凝 固后 在 其 表 面 形 成 的凝 固组 织 新相层 晶粒度 的变化 新 生 相 晶粒度 的定义 是 把铸带经 试样处理 ， 在显微镜下放大 倍 ， 数 出平面 个方 向 厚度 及 宽 度 方 向 定 长 下 的 平 均 晶 粒 数 ， 每 个 方 向选 取 个不 同的部位 ， 然 后 求其加 权平 均值 ， 再求其 相 应 的对数 ， 再查 表 ， 求 出晶粒度 图 是 浸 人 时 间 为 ℃ 、 母 带 厚 度 为 ， 不 同钢 液 过 热 度 下 预 测 的 新 相 层 晶 粒 度 的 变 化 由 图看 出 随 着 过 热 度 的增 加 ， 新 生 相 晶粒度有所减 小 ， 晶粒度 的变 化 范 围在 一 母带厚度 图 母带厚度对新相层 晶粒度的影响 ， 一 。 铸带厚 度 的预测 把 母 带放 到 液 态 钢 中 ， 在 母 带 的表 面形 成 层 新 生 相 ， 两 部 分 总 和 称 为铸 带 同样 ， 在 固定 个 因 素 ， 改 变 第 个 因 素 ， 来 研 究 铸 带 厚 度 的 变 化 图 为 浸 人 时 间 为 、 母 带 厚 度 为 ， 不 同 钢 液 过 热 度 下 ， 预 测 的 铸 带 厚 度 的 变 化 由 图 可 见 ， 随 着 过 热 度 的 增 加 ， 铸 带 厚 度 减 小 ， 钢 液 的过 热 度 由 ℃ 增 加 到 ℃ ， 铸带 厚 度 由 减 少到 ， 减 少 了 刃。 。 ， 且 这 一 变化过 程 较 为均 匀 也 就 是 说铸带厚 度 变化 梯 度 几乎 不 随钢液过 热度 变化 图 是 钢 液 过 热 度 为 ℃ 、 母 带 厚 度 为 侧翼哈噢奥振 过热度 ℃ 图 过热度对新相层 晶粒度的影响