一種40Cr線棒材力學性能預報系統的製作方法
2023-10-08 06:51:44
專利名稱：一種40Cr線棒材力學性能預報系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於鋼材軋制技術領域，尤其涉及一種40Cr線棒材力學性能預報系統，用 於連鑄坯直接軋制中碳鋼線棒材的力學性能的預報。
背景技術：
鋼材性能預報技術是近年來國際冶金領域研發的熱點，是我國軋鋼技術發展的重 要方向之一。利用數學模型預測鋼材組織演變及力學性能的想法誕生於20世紀50年代， 80年代的歐洲開發了一套熱連軋組織性能預報系統。90年代在加拿大不列顛哥倫比亞大 學冶金過程中心和美國國家標準局以及北美14家鋼鐵企業共同開發了一套板材熱連軋的 過程模擬軟體(AISI-HSMN)。該軟體已在北美14家鋼鐵企業中使用多年，效果明顯，是迄今 為止開發最成功的熱連軋組織性能預報軟體之一。最近奧鋼聯工程公司(VAI)與林茨鋼廠 合作開發了熱連軋帶鋼質量控制系統(VAI-QStrip)，該系統已先後用於低碳鋼和高強度低 合金鋼的生產過程，可根據板坯的化學成分及測量的生產數據計算出力學性能。由於線棒材生產過程是極其複雜的高溫、動態和瞬時過程，所以線棒材的組織性 能預報的難度較大，是國內外冶金工作者較關注的研究方向之一，與之相關的大量基礎研 究工作也相繼展開。現有資料顯示，現有線棒材性能預報模型主要研究高碳鋼線棒材的溫 度、變形或模擬研究了初軋坯高碳鋼線材的顯微組織演變；高碳鋼高速線材組織轉變和力 學性能預測模型，連軋坯直接軋制高碳鋼線材的組織力學性能預報系統，但未見連鑄坯軋 制中碳鋼線棒材的力學性能預報系統。本發明建立了一種用於連鑄坯直接軋制中碳鋼40Cr 線棒材的力學性能的預報系統，根據線材的化學成分及測量的生產數據預報出力學性能。 預報值精度很高，預報大部分取代了實際取樣檢驗，實現了線材離線即可交付用戶。
發明內容
本發明的目的是提供一種40Cr線棒材力學性能預報系統，連鑄坯直接軋制中碳 鋼40Cr線棒材的力學性能預報，可用來取代實際取樣檢驗，實現線材離線即可交付用戶， 降低生產成本。本發明包括力學性能預報模型和預報系統；根據測量的40Cr力學性能數據，採集 測量的40Cr力學性能數據，利用MATALAB軟體中BP神經網絡技術建立力學性能預報模型； 通過VC界面調用MATALAB計算函數；用VC語言編寫線棒材力學性能預報控制程序，該控制 程序可實現對線棒材單批預報、批量預報、對預測結果進行自動修約，同時自動生成面向用 戶的報表；力學性能預報模型採集測量的40Cr力學性能數據並進行分析，確定產品規格、 化學成分中的C含量、Si含量、Mn含量、Cr含量、淬火溫度、回火溫度為力學性能預報系統 的輸入變量，屈服強度、抗拉強度、延伸性能、斷面收縮和衝擊功為輸出變量。按照規格劃 分子網格，利用BP神經網絡技術對樣本進行學習訓練，確定輸出變量與輸入變量的關係模 型，從而對40Cr線棒材的力學性能進行預報。
預報系統構建首先在MATALAB編譯環境中編譯生成可供VC調用的動態連結庫， 然後在VC環境中直接調用該MATALAB動態連結庫以實現性能預報模型。MATALAB編譯環境中編譯生成供VC調用的動態連結庫在MATLAB環境下將性能 預報核心計算函數與該算法用到的MATALAB軟體提供的BP神經網絡工具箱函數連結生成 動態連結庫供VC直接調用。用所述的VC語言編寫線棒材力學性能控制程序，進行性能預報為輸入線棒材的 規格、成分及工藝參數，根據輸入參數，由性能預報模型計算出線棒材的屈服強度、抗拉強 度、延伸性能、斷面收縮和衝擊功；預報系統根據用戶需求對線棒材進行單批次預測，也可 以根據用戶提供原始的資料庫對線棒材進行批量預測；根據國標GB8170/2008對預測結果 進行自動修約並根據用戶要求自動生成報表。
圖1為神經網絡結構模型。圖2為40Cr性能預報系統結構圖。圖3為40Cr性能預報系統預測的屈服強度值和實驗實測值。圖4為40Cr性能預報系統預測的抗拉強度值和實驗實測值。圖5為40Cr性能預報系統預測的斷後伸長率和實驗實測值。圖6為40Cr性能預報系統預測的斷面收縮率和實驗實測值。圖7為40Cr性能預報系統預測的衝擊功和實驗實測值。
具體實施例方式本發明提供的是40Cr線棒材性能預報系統，該系統由軟體窗體和軟體模塊兩部 分組成。所有的人機對話顯示界面均包含在軟體窗體部分，計算模塊均包含在軟體模塊部 分，通過相應窗體中的按鈕實現相應模塊的計算，最終結果以界面顯示輸出或者以excel 數據表格形式輸出。計算模塊包括單批次預測計算模塊、批量預測計算模塊以及自動修約 三部分。所述的人機對話顯示界面，包括參數輸入界面和相應結果顯示界面。所述的軟體模塊中的程序採用MATALAB彙編語言和VC彙編語言聯合編寫。所述的單批次預測模塊，通過在參數輸入界面中輸入要進行預報的40Cr線棒材 的規格、C含量、Si含量、Mn含量、Cr含量、淬火溫度及回火溫度，然後點擊單批次預測模塊 中相應的計算功能的按鈕就可以實現單批次預測產品的力學性能。所述的批量預測，是通過點擊批量預測模塊中相應的數據導入按鈕來調入用戶的 批量預測資料庫(包含需要預測的40Cr線棒材的規格、C含量、Si含量、Mn含量、Cr含量、 淬火溫度及回火溫度等參數的資料庫表)，再通過點擊相應的計算功能的按鈕來實現批量 預測用戶要求的40Cr線棒材的力學性能。所述的自動修約，用於實現將對預測結果按國標進行修約。
權利要求
一種40Cr線棒材力學性能預報系統，其特徵在於包括力學性能預報模型和預報系統；採集測量的40Cr力學性能數據，利用MATALAB軟體中BP神經網絡技術建立力學性能預報模型；通過VC界面調用MATALAB計算函數；用VC語言編寫線棒材力學性能預報控制程序，該控制程序可實現對線棒材單批預報、批量預報、對預測結果進行自動修約，同時自動生成面向用戶的報表；力學性能預報模型為確定產品規格、化學成分中的C含量、Si含量、Mn含量、Cr含量、淬火溫度、回火溫度共7個變量為力學性能預報系統的輸入變量，屈服強度、抗拉強度、延伸性能、斷面收縮和衝擊功為輸出變量，利用BP神經網絡技術確定輸出變量與輸入變量的關係模型，最終獲得40Cr線棒材的力學性能；預報系統構建首先在MATALAB編譯環境中編譯生成可供VC調用的動態連結庫，然後在VC環境中直接調用該MATALAB動態連結庫以實現性能預報模型。
2.根據權利要求1所述的40Cr線棒材力學性能預報系統，其特徵在於，MATALAB編譯 環境中編譯生成供VC調用的動態連結庫在MATLAB環境下將性能預報核心計算函數與該 算法用到的MATALAB軟體提供的BP神經網絡工具箱函數連結生成動態連結庫供VC直接調 用。
3.根據權利要求1所述的預報系統，其特徵在於，用所述的VC語言編寫線棒材力學性 能控制程序，進行性能預報為輸入線棒材的規格、成分及工藝參數，根據輸入參數，由性能 預報模型計算出線棒材的屈服強度、抗拉強度、延伸性能、斷面收縮和衝擊功；該性能預報 方法可根據用戶需求對線棒材進行單批次預測，或者根據用戶提供原始的資料庫對線棒材 進行批量預測；根據國標GB8170/2008對預測結果進行自動修約並根據用戶要求自動生成 報表。
全文摘要
一種40Cr線棒材力學性能預報系統，屬於鋼材軋制技術領域。根據測量的40Cr力學性能數據，採集測量的40Cr力學性能數據，利用MATALAB軟體中BP神經網絡技術建立力學性能預報模型；通過VC界面調用MATALAB計算函數；用VC語言編寫線棒材力學性能控制程序，進行性能預報，實現對線棒材單批預報、批量預報、對預測結果進行自動修約，同時自動生成面向用戶的報表；可進行單批次性能預報和批量性能預報，根據國標GB8170/2008對預測結果進行自動修約並生成面向客戶的報表。優點在於，可用來取代實際取樣檢驗，實現線材離線即可交付用戶，降低生產成本。
文檔編號B21B1/16GK101905239SQ20101023215
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月15日 優先權日2010年7月15日
發明者寧林新, 崔京玉, 張利君, 張有為, 張群, 梁蕭, 牛露玫, 王鳳琴, 王衛華, 胡群英, 董國順, 解家英, 車金萍, 黃寧 申請人:首鋼總公司