基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别方法及装置与流程

本发明涉及真空自耗熔炼，尤其涉及一种基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、钛及钛合金具有比强度高、硬度高、弹性模量低、高低温性能优良、抗腐蚀性强等突出特点，被广泛应用于航空、航天、海洋、医疗和化工等军民用领域。钛合金的加工步骤主要包括：海绵钛电极制备、铸锭熔炼、棒材自由锻造、锻坯等温锻造/挤压及机加工等工序。而铸锭熔炼是钛合金加工的核心步骤。

2、当前钛合金熔炼技术主要包括真空自耗电弧炉熔炼、电子束冷床炉熔炼、等离子冷床炉熔炼和真空凝壳炉熔炼等，而真空自耗电弧炉熔炼是目前国内外钛合金熔炼的主要技术，真空自耗电弧炉熔炼主要是利用短路产生的电弧弧光放热熔化金属，在熔炼的过程中存在极高的生产风险，当前主要是通过对熔炼过程中的真空度、坩埚出水口流量、压力、气动夹头的夹紧状态、电极下限为和触底限位等参量进行实时监测，因此当前对钛合金熔炼过程的安全监测存在监测参量繁多，监测效率低的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别方法、装置及计算机可读存储介质，其主要目的在于解决当前对钛合金熔炼过程的安全监测存在监测参量繁多，监测效率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别方法，包括：

3、获取测试熔炼速度集，在所述测试熔炼速度集中依次提取测试熔炼速度，获取测试熔炼速度对应的动态电流密度；

4、根据所述动态电流密度，利用预构建的熔池表面温度公式，计算动态熔池表温；

5、根据所述动态熔池表温，利用预构建的对流传导公式计算动态对流传导系数，根据动态对流传导系数计算动态冷却水参考流速；

6、根据预设的出口水温波动范围，参考所述动态冷却水参考流速调控冷却水流速并监测出口水温，得到动态冷却水实际流速；

7、根据所述动态冷却水实际流速、出口水温和所述测试熔炼速度的对应关系建立熔速-水速动态关联表；

8、接收当前熔炼速度，根据所述当前熔炼速度在所述熔速-水速动态关联表中查询目标冷却动态水速及目标出口水温；

9、根据所述目标冷却动态水速调控冷却水流速，并监测当前出口水温；

10、计算所述当前出口水温与目标出口水温的出口水温误差；

11、判断所述出口水温误差是否大于所述出口水温波动范围；

12、若所述出口水温误差不大于所述出口水温波动范围，则返回上述根据所述目标冷却动态水速调控冷却水流速的步骤，直至真空自耗熔炼完成；

13、若所述出口水温误差大于所述出口水温波动范围，则进行熔炼异常预警，完成基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别。

14、可选地，所述获取测试熔炼速度对应的动态电流密度，包括：

15、获取熔炼速度-电流密度参考表；

16、根据所述测试熔炼速度，在所述熔炼速度-电流密度参考表中查询所述测试熔炼速度对应的动态电流密度。

17、可选地，所述熔池表面温度公式，如下所示：

18、；

19、其中，表示动态熔池表温，表示液相线温度，表示铸锭直径，j表示动态电流密度。

20、可选地，所述对流传导公式，如下所示：

21、；

22、其中，表示动态对流传导系数，表示熔池表温-热流密度系数，表示动态熔池表温，表示流体特征温度，表示固体边界温度。

23、可选地，所述根据动态对流传导系数计算动态冷却水参考流速，包括：

24、获取水流横截面积及水流横截面周长；

25、根据所述水流横截面积及水流横截面周长，利用预构建的当量直径公式计算当量直径；

26、根据所述当量直径构建冷却水流速公式，利用所述动态对流传导系数，根据所述冷却水流速公式计算所述动态冷却水参考流速。

27、可选地，所述当量直径公式如下所示：

28、；

29、其中，表示当量直径，表示水流横截面积，表示水流横截面周长。

30、可选地，所述冷却水流速公式，如下所示：

31、；

32、其中，表示动态冷却水参考流速，表示动态对流传导系数，表示冷却水的导热系数，表示普朗特系数，表示冷却水的运动粘度。

33、可选地，所述根据预设的出口水温波动范围，参考所述动态冷却水参考流速调控冷却水流速并监测出口水温，得到动态冷却水实际流速，包括：

34、根据所述动态冷却水参考流速调控冷却水流速，并监测出水口水温，得到初始出水口水温；

35、持续监测出水口水温，得到动态出水口水温；

36、计算所述动态出水口水温与所述初始出水口水温的动态水温差值，判断所述动态水温差值是否大于所述出口水温波动范围；

37、若所述动态水温差值大于所述出口水温波动范围，则调整所述冷却水流速，直至动态水温差值不大于所述出口水温波动范围，并实时监测冷却水流速，得到动态冷却水实际流速；

38、若所述动态水温差值不大于所述出口水温波动范围，则维持所述冷却水流速不变，将所述动态冷却水参考流速作为动态冷却水实际流速。

39、可选地，所述调整所述冷却水流速，直至动态水温差值不大于所述出口水温波动范围，包括：

40、根据所述动态水温差值判断所述动态出水口水温是否大于所述初始出水口水温；

41、若所述动态出水口水温大于所述初始出水口水温，则升高所述冷却水流速，直至动态水温差值不大于所述出口水温波动范围；

42、若所述动态出水口水温不大于所述初始出水口水温，则降低所述冷却水流速，直至动态水温差值不大于所述出口水温波动范围。

43、为了解决上述问题，本发明还提供一种基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别装置，所述装置包括：

44、动态冷却水实际流速计算模块，用于获取测试熔炼速度集，在所述测试熔炼速度集中依次提取测试熔炼速度，获取测试熔炼速度对应的动态电流密度；根据所述动态电流密度，利用预构建的熔池表面温度公式，计算动态熔池表温；根据所述动态熔池表温，利用预构建的对流传导公式计算动态对流传导系数，根据动态对流传导系数计算动态冷却水参考流速；根据预设的出口水温波动范围，参考所述动态冷却水参考流速调控冷却水流速并监测出口水温，得到动态冷却水实际流速；

45、熔速-水速动态关联表构建模块，用于根据所述动态冷却水实际流速、出口水温和所述测试熔炼速度的对应关系建立熔速-水速动态关联表；

46、当前出口水温监测模块，用于接收当前熔炼速度，根据所述当前熔炼速度在所述熔速-水速动态关联表中查询目标冷却动态水速及目标出口水温；根据所述目标冷却动态水速调控冷却水流速，并监测当前出口水温；

47、出口水温误差计算模块，用于计算所述当前出口水温与目标出口水温的出口水温误差；

48、熔炼异常监测模块，用于判断所述出口水温误差是否大于所述出口水温波动范围；若所述出口水温误差不大于所述出口水温波动范围，则返回上述根据所述目标冷却动态水速调控冷却水流速的步骤，直至真空自耗熔炼完成；若所述出口水温误差大于所述出口水温波动范围，则进行熔炼异常预警。

49、为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：

50、至少一个处理器；以及，

51、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

52、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以实现上述所述的基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别方法。

53、为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别方法。