熱連軋流程生產釩微合金結構鋼的在線性能預測方法及系統技術方案

本發明專利技術屬于微合金結構鋼生產技術領域，公開了一種熱連軋流程生產釩微合金結構鋼的在線性能預測方法及系統，建立屈服強度范圍在300～500MPa之間釩微合金結構鋼在熱連軋生產過程中C、S、Mn、P、S、V元素含量及鑄坯加熱溫度、開軋溫度、終軋溫度、卷取溫度與力學性能之間的預測模型，用于預測釩微合金結構鋼的屈服強度、抗拉強度、伸長率、沖擊值@

【技術實現步驟摘要】
熱連軋流程生產釩微合金結構鋼的在線性能預測方法及系統


[0001]本專利技術屬于微合金結構鋼生產
，尤其涉及一種熱連軋流程生產釩微合金結構鋼的在線性能預測方法及系統。

技術介紹

[0002]目前，在熱連軋流程生產釩微合金結構鋼過程中，鋼水首先被澆鑄成150～210mm厚度的鑄坯，將鑄坯裝入輥底式加熱爐中在1250℃下，均熱3h，隨后在熱連軋生產線上經過1機架粗軋加7機架精軋，軋制成厚度為3.0～24.5mm的熱軋帶鋼。
[0003]含釩微合金結構鋼，是結構鋼中強度較高，屈服強度≥355MPa，厚度規格跨度較大的一種熱軋C
?
Mn結構鋼。其強化方式主要是通過C、Mn元素的固溶強化、相變強化及V元素析出強化等機制綜合作用，以保證其力學性能。
[0004]本專利申請之前，申請號200410061324.2、200510046131.4、200710052007.8、200710093004.9、200810237464.9、201llOO51161.X、201110104088.8、201210032097.5、201310752648.X、201310718490.4、201510044565.4、201510623645.5的中國專利技術專利均申請了相關鋼鐵產品的性能預測方法。其中申請號為200410061324.2、200510046131.4、200710052007.8、200710093004.9、200810237464.9、201110051161.X、201110104088.8、201310718490.4等中國專利技術專利均采用了通過相變組織不同含量及晶粒大小等預測鋼鐵產品性能的方法，此方法雖然適合大多數熱軋鋼鐵產品的性能預測，但是由于每種鋼鐵產品相組成產別較大，對鋼鐵組織的相成分的預測也較不準確，因此性能預測的偏差較大。申請號為201210032097.5、201310752648.X的中國專利技術專利采用了神經網格的預測方法，在此預測方法中對力學性能的影響因素過多，每個因素對性能的預測結果均有影響。此方法雖然預測全面，但是對于成熟生產線的成熟鋼種來說，擾動因素過多、過程復雜，并不適合在成熟生產線簡單鋼種力學性能的預測。申請號為201510044565.4的中國專利技術專利為H型鋼的性能預測，由于生產流程及變形過程的不同，此方法不適合熱連軋流程熱軋鋼帶的性能預測。申請號為201510623645.5的中國專利技術專利為Q235B普通結構鋼的力學性能預測，因而，上述專利不適合含釩微合金鋼力學性能的預測。
[0005]通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：
[0006](1)現有熱連軋生產微合金鋼的力學性能預測方法均較為復雜，無法實現在現場無計算機工作站條件下的力學性能實時預測。
[0007](2)在現有的預測模型中，對含釩熱軋鋼卷的性能預測尚未涉及。現有技術預測數據準確性差。
[0008]解決以上問題及缺陷的難度為：現有模型均為微合金鋼種的綜合預測，其強化方式為細晶強化、析出強化、位錯強化、相變強化的綜合作用，也未對壓縮比進行按組進行詳細劃分，由此造成計算量巨大，由現有模型開發的預測系統對計算機配置要求高，并在實時運算中由于模型復雜，會有延時。由此，本本預測方法針對特定強度范圍的特定鋼種的預測，在保證同等精度條件下，預測模型簡單，運算量較小，無需配置專門的計算機工作站即
可運行。
[0009]解決以上問題及缺陷的意義為：在現有預測模型中，針對不添加微合金元素的C
?
Mn鋼及含Nb、V、Ti、B、Cu、Ni、Cr、Mn等全合金元素鋼的預測均有涉及。針對不添加微合金元素的C
?
Mn鋼的預測模型，由于其強化方式簡單，鋼種單一，模型較為簡單，適合低端Q245B等鋼種力學性能的預測。含Nb、V、Ti、B、Cu、Ni、Cr、Mn等全合金元素鋼的預測模型，由于其強化方式復雜，物質組也非常復雜由此計算量巨大，預測系統復雜，適合大型鋼鐵企業熱連軋生產線的全鋼種預測。但是，針對中小型鋼鐵企業熱連軋生產線單一產品結構的微合金鋼來說，缺乏預測模型支持，由此本專利技術提出了釩微合金結構鋼的在線性能預測方法。

技術實現思路

[0010]針對現有技術存在的問題，本專利技術提供了一種熱連軋流程生產釩微合金結構鋼的在線性能預測方法及系統。
[0011]本專利技術是這樣實現的，一種熱連軋流程生產釩微合金結構鋼的在線性能預測方法，所述熱連軋流程生產釩微合金結構鋼的在線性能預測方法包括：
[0012]建立屈服強度范圍在300～500MPa之間釩微合金結構鋼在熱連軋生產過程中C、S、Mn、P、S、V元素含量及鑄坯加熱溫度、開軋溫度、終軋溫度、卷取溫度與力學性能之間的預測模型，用于預測釩微合金結構鋼的屈服強度、抗拉強度、伸長率、沖擊值@
?
20℃。
[0013]進一步，所述熱連軋流程生產釩微合金結構鋼的在線性能預測方法包括以下步驟：
[0014]步驟一，通過MATLAB建立熱連軋生產屈服強度在300～500MPa熱軋含釩微合金鋼種的力學性能黑箱預測模型；
[0015]步驟二，通過構建的黑箱預測系統大量賦值，得到收斂度、歸一性較好的優化后數據源；
[0016]步驟三，對于不同厚度的含釩微合金鋼種，在軋制過程中壓縮比不同，根據不同強化機制的作用，對含釩微合金鋼成分及軋制數據進行分組計算；
[0017]步驟四，利用SPSS軟件，進行多元線性回歸分析中計算出屈服強度在300～500MPa熱軋含釩微合金鋼力學性能預測模型，并使用已有的數據對預測模型進行檢驗，驗證所述模型的準確性；
[0018]步驟五，基于力學性能預測模型，根據熱連軋流程熱軋含釩微合金鋼種的化學成分和工藝參數，對軋后含釩微合金鋼種的力學性能進行計算和預測，得到含釩微合金鋼種力學性能的預測值；
[0019]步驟六，對比所述含釩微合金鋼種力學性能的預測值與標準要求目標值，若鋼卷的力學性能的預測值大于標準要求的最小值則認為力學性能合格；反之，則認為力學性能不合格。
[0020]進一步，步驟五中，所述根據不同厚度規格含釩微合金鋼種的力學性能預測模型如下：
[0021]H≤8mm；
[0022]Rel＝695.373+341.858*C+147.992*Si
?
74.407*Mn+308.558*P+540.962*S
?
47.162*V
?
0.316*Te+0.141*Trf+0.091*Tc
?
0.08*Trb；
[0023]Rm＝630.456+556.545*C+163.304*Si
?
35.625*Mn+559.922*P
?
1066.056*S
?
140.447*V
?
0.024*Te+0.196*Trf
?
0.213*Tc
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種熱連軋流程生產釩微合金結構鋼的在線性能預測方法，其特征在于，所述熱連軋流程生產釩微合金結構鋼的在線性能預測方法包括：建立釩微合金結構鋼在熱連軋生產過程中不同元素含量及鑄坯工藝溫度與力學性能關系的預測模型，并基于所述預測模型預測釩微合金結構鋼的屈服強度、抗拉強度、伸長率、沖擊值。2.如權利要求1所述熱連軋流程生產釩微合金結構鋼的在線性能預測方法，其特征在于，所述熱連軋流程生產釩微合金結構鋼的在線性能預測方法包括以下步驟：步驟一，通過MATLAB建立熱連軋生產屈服強度在300～500MPa熱軋含釩微合金鋼種的力學性能黑箱預測模型；步驟二，通過構建的黑箱預測系統大量賦值，得到收斂度、歸一性較好的優化后數據源；步驟三，對于不同厚度的含釩微合金鋼種，在軋制過程中壓縮比不同，根據不同強化機制的作用，對含釩微合金鋼成分及軋制數據進行分組計算；步驟四，利用SPSS軟件，進行多元線性回歸分析中計算出屈服強度在300～500MPa熱軋含釩微合金鋼力學性能預測模型，并使用已有的數據對預測模型進行檢驗，驗證所述模型的準確性；步驟五，基于力學性能預測模型，根據熱連軋流程熱軋含釩微合金鋼種的化學成分和工藝參數，對軋后含釩微合金鋼種的力學性能進行計算和預測，得到含釩微合金鋼種力學性能的預測值；步驟六，對比所述含釩微合金鋼種力學性能的預測值與標準要求目標值，若鋼卷的力學性能的預測值大于標準要求的最小值則認為力學性能合格；反之，則認為力學性能不合格。3.如權利要求2所述熱連軋流程生產釩微合金結構鋼的在線性能預測方法，其特征在于，步驟五中，所述根據不同厚度規格含釩微合金鋼種的力學性能預測模型如下：H≤8mm；Rel＝695.373+341.858*C+147.992*Si
?
74.407*Mn+308.558*P+540.962*S
?
47.162*V
?
0.316*Te+0.141*Trf+0.091*Tc
?
0.08*Trb；Rm＝630.456+556.545*C+163.304*Si
?
35.625*Mn+559.922*P
?
1066.056*S
?
140.447*V
?
0.024*Te+0.196*Trf
?
0.213*Tc
?
0.154*Trb；A＝
?
3.874
?
24.017*C
?
19.573*Si
?
7.543*Mn+48.399*P
?
104.935*S
?
46.774*V+0.027*Te+0.016*Trf+0.015*Tc
?
0.023*Trb；Akv＝
?
32.983
?
18.516*C+6.967*Si
?
8.851*Mn+10.035*P
?
597.809*S
?
157.461*V+0.09Te+0.046*Trf
?
0.031*Tc
?
0.014*Trb；其中，
①
C、Si、Mn、P、S、V：鋼中元素質量百分數；
②
Te：加熱絕對溫度、Trb：開軋絕對溫度、Trf：終軋絕對溫度、Tc：卷取絕對溫度；8mm＜H≤16mm；Rel＝114.174+607.372*C+112.129*Si
?
10.022*Mn
?
0.872*P
?
509.872*S+530.16*V+0.306*Te+0.114*Trf
?
0.247*Tc
?
0.135*Trb；Rm＝127.977+761.464*C+155.383*Si+20.209*Mn+34.373*P
?
1491.794*S+222.742*V+
0.196*Te+0.254*Trf
?
0.293*Tc
?
0.053*Trb；A＝89.879
?
34.707*C+4.703*Si
?
8.235*Mn
?
6.529*P+34.346*S+3.749*V
?
0.031*Te+0.006*Trf
?
0.005*Tc
?
0.009*Trb；Akv＝
?
32.983
?
18.516*C+6.967*Si
?
8.851*Mn+10.035*P
?
597.809*S
?
157.461*V+0.09Te+0.046*Trf
?
0.031*Tc
?
0.014*Trb；其中，
①
C、Si、Mn...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐興昌，王振銘，劉俊釗，陳克選，張志堅，丁萬武，張國慶，劉亞俊，申瑩瑩，
申請(專利權)人：蘭州理工大學，
類型：發明
國別省市：