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Enregistrement W7132883510

Hybrid Models for BOF Steelmaking and Continuous Casting Applications

2022· dissertation· W7132883510 sur OpenAlexaff
Ruibin Wang

Notice bibliographique

RevueTSpace · 2022
Typedissertation
Langue
DomaineEngineering
ThématiqueMetallurgical Processes and Thermodynamics
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésContinuous castingSteelmakingArtificial neural networkBasic oxygen steelmakingProcess (computing)NozzleComponent (thermodynamics)Nonlinear autoregressive exogenous modelProcess modeling
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The steel industry has faced environmental and economic challenges in the past few decades. As a result, cost-effective and robust process control models are in great need to maximize operational efficiency while ensuring product quality. This thesis proposes a hybrid method to model the oxygen steelmaking and continuous casting processes, which combines metallurgical knowledge and data-driven techniques such as machine learning.In the first part of the thesis, a process control model was established for the Basic Oxygen Furnace endpoint carbon, phosphorus, and temperature based on production data collected from Tata Steel India. To begin with, the importance of individual operating parameters was examined with respect to endpoint values by using Pearson’s correlation analysis, mutual information, stepwise regression, random forest, and principal component analysis. Three subsets of optimal features were selected for each endpoint, and an equal number of artificial neural networks were established, tuned, and validated. Secondly, theoretical models based on mass and energy balance were formulated based on operating parameters. Finally, the proposed hybrid model was established via exchanging inputs and outputs among theoretical and neural network models. The hybrid model results suggest that the prediction accuracies are improved with the application of machine learning algorithms. In addition, incorporating theoretical frameworks benefits the hybrid model with enhanced generalization. With the established hybrid model, a graphical user interface software was developed for operators to implement in production. In the second part of the thesis, a time-series deep learning model was established to monitor the nozzle clogging phenomenon in continuous casting based on production data of four steel grades collected from Stelco, Lake Erie Works. Firstly, a clogging index was formulated based on process parameters to indicate the severity of clogging buildup within the nozzle quantitatively. With this index, long short-term memory networks were developed to predict future clogging index and monitor the casting process. The models can predict clogging events and erosion incidents during the continuous casting for all steel grades. With the implementation of this model in production, operators can take corrective actions to reduce the frequency of clogging and improve process efficiency.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,019
Score d'incertitude au seuil0,038

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,020
Tête enseignante GPT0,301
Écart entre enseignants0,281 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2022
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Résumé présentoui

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