铸钢材质力学性能在线预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明的技术方案涉及以材料力学性能预测为目的的数据处理系统或方法，具体 地说是铸钢材质力学性能在线预测方法。
【背景技术】
[0002] 铸钢产品是以力学性能，包括抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率和硬度符 合标准要求作为交货条件。目前铸钢材质力学性能的测量方法是：将钢水浇入试棒铸型内， 经冷却、开箱、清砂、抛丸、退火、切削加工后，才能在实验室的力学性能试验机上完成其力 学性能的测量，待到发布力学性能实验报告时，铸钢产品早已铸就。
[0003] 目前的铸钢生产中是用控制钢水主要元素成分含量的方法，试图来控制铸钢材质 的力学性能。由于人们对钢水中残余成分影响铸钢力学性能的方向和程度知之甚少，往往 忽略钢水中残余成分对铸钢力学性能的影响。结果是经常发生钢水主要元素成分含量符 合，而铸钢材质力学性能不符合要求的废品。因此如果能够用钢水中各元素成分含量计算 出铸钢材质的力学性能，就可以在熔炼过程中在线预知铸钢材质的力学性能。就可以利用 各元素成分含量影响铸钢材质力学性能的互补关系，冶炼中选择最简易的补救方案，将钢 水调整到力学性能符合交货条件的状态。从而使造型、熔炼、浇注、冷却、开箱、清砂、抛丸、 打磨、退火后的铸钢产品都能符合交货条件，消除力学性能不符合材质要求的废品产生。这 是目前铸钢生产厂家迫切需要的一种在线检测手段。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是：提供铸钢材质力学性能在线预测方法，建立用钢 水中的各个元素成分含量计算铸钢材质力学性能的回归方程组，将光谱仪快速测量的各元 素成分含量结果代入计算方程，计算出该铸钢材质所能达到的抗拉强度、屈服强度、伸长 率、断面收缩率和布氏硬度的力学性能，在线提示达到所计算出的各项力学性能要求的最 简易调整方法，该方法防止了铸钢材质力学性能不符合要求的废品的产生。
[0005] 本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：铸钢材质力学性能在线预测方法， 步骤如下：
[0006] 第一步，配置专用装置：
[0007] 铸钢材质力学性能在线预测方法的专用装置主要包括光谱仪、显示铸钢材质力学 性能在线计算结果的显示器和安装有铸钢力学性能计算方程组的计算机三部分，其次还需 要测量铸钢材质各项力学性能的万能试验机和硬度计；
[0008] 第二步，积累各炉次钢水光谱测试样块的元素成分含量：
[0009] 在出钢前从炼钢炉舀取钢水，浇注光谱测试样块；向光谱仪输入炉次号和钢种牌 号；光谱仪完成光谱测试样块中各元素成分含量的测量，自动生成测量编号，将积累测量结 果存入光谱仪的数据库和铸钢力学性能计算方程的数据库；
[0010] 第三步，积累测量各炉次铸钢材质力学性能数据： toon] 从炉里取光谱测试样块同时取钢水浇注力学性能实验试棒；冷却后对力学性能实 验试棒进行清理、切割、退火和加工，完成力学性能实验试棒测试所需工艺全过程；在万能 试验机和硬度计上测量力学性能实验试棒的各项力学性能，将积累测量结果存入铸钢力学 性能计算方程的数据库，第三步与第二步同时进行；
[0012] 第四步，每个铸钢材质牌号积累60~120组测试数据：
[0013] 由第二步和第三步同时从同一炉号取出的同一牌号钢水浇注光谱测试样块和力 学性能试棒进行测量，得到一组完整的元素成分含量和力学性能实验数据；同一牌号钢种 需重复上述实验过程60~120个炉次，积累到60~120组一一对应且完整真实的测试数 据，即可进行该材质牌号铸钢力学性能计算方程的建立；
[0014] 第五步，建立各材质牌号的铸钢材质力学性能计算方程：
[0015] 将上述积累的60~120组实测数据代入如下的回归方程组，导出抗拉强度、屈服 强度、伸长率、断面收缩率和布氏硬度各项力学性能计算方程的各成分系数和常数，
[0016] (1)抗拉强度计算方程的各系数和常数由下列回归方程组导出：
【主权项】
1.铸钢材质力学性能在线预测方法，其特征在于步骤如下： 第一步，配置专用装置： 铸钢材质力学性能在线预测方法的专用装置主要包括光谱仪、显示铸钢材质力学性能 在线计算结果的显示器和安装有铸钢力学性能计算方程组的计算机三部分，其次还需要测 量铸钢材质各项力学性能的万能试验机和硬度计； 第二步，积累各炉次钢水光谱测试样块的成分含量： 在出钢前从炼钢炉S取钢水，浇注光谱测试样块；向光谱仪输入炉次号和钢种牌号； 光谱仪完成光谱测试样块中各元素成分含量的测量，自动生成测量编号，将积累测量结果 存入光谱仪的数据库和铸钢力学性能计算方程的数据库； 第三步，积累测量各炉次铸钢材质力学性能数据： 从炉里取光谱测试样块同时取钢水浇注力学性能实验试棒；冷却后对力学性能实验试 棒进行清理、切割、退火和加工，完成力学性能实验试棒测试所需工艺全过程；在万能试验 机和硬度计上测量力学性能实验试棒的各项力学性能，将积累测量结果存入铸钢力学性能 计算方程的数据库，第三步与第二步同时进行； 第四步，每个铸钢材质牌号积累60~120组测试数据： 由第二步和第三步同时从同一炉号取出的同一牌号钢水浇注光谱测试样块和力学性 能试棒进行测量，得到一组完整的成分含量和力学性能实验数据；同一牌号钢种需重复上 述实验过程60~120个炉次，积累到60~120组一一对应且完整真实的测试数据，即可进 行该材质牌号铸钢力学性能计算方程的建立； 第五步，建立各材质牌号的铸钢材质力学性能计算方程： 将上述积累的60~120组实测数据代入如下的回归方程组，导出抗拉强度、屈服强度、 伸长率、断面收缩率和布氏硬度等项力学性能计算方程的各成分系数和常数， (1)抗拉强度计算方程的各系数和常数由下列回归方程组导出：
其中，η为相同工艺条件样本的采集数量，Α^Α^Α^ΑρΑρΑρΑρΑρΑ^Α^Α^Α^Α^、 A13、A14、A15和 A 16为待定系数，C k、Sik、Mnk、Pk、Sk、Cr k、Nik、Mo、Cuk、Tik、Cok、Al k、Vk、Wk、Bk和 Pbk为第k个样本的各元素成分含量，抗拉强度k为第k个样本所对应的力学性能试棒实测 得到的抗拉强度值； (2)屈服强度计算方程的各系数和常数由下列回归方程组导出：
其中，η为相同工艺条件样本的采集数量，B。、B2、B3、B4、B 5、B6、B7、B8、B9、B 1Q、Bn、B12、 B13、B14、B15和 B 16为待定系数，C k、Sik、Mnk、Pk、Sk、Cr k、Nik、Mo、Cuk、Tik、Cok、Al k、Vk、Wk、Bk和 Pbk为第k个样本的各元素成分含量，屈服强度k为第k个样本所对应的力学性能实验试棒 实测得到的屈服强度值； (3)伸长率计算方程的各系数和常数由下列回归方程组导出：
其中，η为相同工艺条件样本的采集数量，CQ、Cp C2、C3、C4、C5、C6、C 7、C8、C9、C1Q、Cn、C 12、 C13、C14、C15和 C 16为待定系数，C k、Sik、Mnk、Pk、Sk、Cr k、Nik、Mo、Cuk、Tik、C〇k、Al k、Vk、Wk、Bk和 P