[發明專利]基于Matlab的真空感應爐熔煉配料的計算方法

有效

• 申請號: 201910014353.X
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109741794B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 孟方亮;薛建飛;張建偉;付寶全;曹國鑫;李楠
• 申請（專利權）人: 西安聚能高溫合金材料科技有限公司
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 第五思軍

一種新的基于Matlab的真空感應爐熔煉配料計算方法，包括以下步驟：依據各原材料質證書上的化學成分、非雜質元素的熔煉目標值、原材料配入量和總熔煉量之間的關系，建立一階線性方程組，并在此基礎上通過Matlab求解該方程組，通過Matlab的矩陣計算，各原材料的計算配入量與經真空感應熔煉爐前調整成分后的結果一致性較高；本發明通用性強，操作簡單，計算結果準確，不僅適合生產企業技術人員掌握，而且有利于程序化遠程操作。

技術領域

本發明屬于真空感應爐熔煉配料技術領域，具體涉及基于Matlab的真空感應爐熔煉配料的計算方法。

背景技術

合金內準確的化學元素含量是決定其性能的主要影響因素，真空感應爐熔煉作為合金的第一道熔煉工序對于鑄錠中各合金元素的含量起著決定性的作用。配料計算的正確性是合金通過真空感應爐熔煉獲得準確化學元素含量的前提，對于某些高強性能的合金，由于其含有較多的合金元素種類，尤其是高溫合金，擁有超過十幾種的合金元素，使得感應爐熔煉采用的原材料種類較多，其中包括中間合金，而這些原材料內又含有種類較多的雜質元素；此外，對于某些優質合金，標準書內規定的合金元素范圍較窄，這些因素都給真空感應爐熔煉合金的配料計算帶來了較大的困難。目前，在大多數鑄造企業中，往往采用經驗試算法，然后再通過復驗調整原材料配比，此方法要求技術人員具有較為豐富的經驗，并且計算量大，準確性較低，若鑄件合金化元素種類與原材料種類較多時，可能無法計算。本發明根據標準書的規定的合金元素范圍和合金元素燒損率，設定熔煉合金元素目標值，再依據原材料質證書的各元素含量，建立一階線性方程組，基于Matlab進行求解。結果表明，計算過程迅速，結果準確。計算程序簡單，不僅適合生產企業技術人員掌握，而且有利于程序化遠程操作。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明的目的是提供基于Matlab的真空感應爐熔煉配料的計算方法，計算效率高、結果準確，解決了現有技術中人工運算精度低、質量控制不穩定、經驗依賴性高和成本質量兼顧難的問題，并可利用網絡平臺實現遠程控制，適用于現代化管理手段對接，提升爐前自動化操作能力。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：基于Matlab的真空感應爐熔煉配料的計算方法，依據標準書的規定的合金元素范圍和合金元素的燒損率，設定熔煉合金元素目標值，再根據原材料質證書的各元素含量，建立一階線性方程組，基于Matlab進行求解，包括以下步驟:

步驟1，設真空感應爐熔煉量為Y，熔體內的合金元素共由m種元素組成，標準書規定的元素含量的目標值分別為b₁，b₂，b₃，……，b_i，……，b_m，原材料總共有n種，每種原材料的質量分別為x₁，x₂，x₃，……，x_j，……，x_n。每種原材料含有m種元素，第一種原材料的各元含量分別為a₁₁，a₁₂，a₁₃，……，a_1i，……，a_1m；第二種原材料的各元素含量分別為a₂₁，a₂₂，a₂₃，……，a_2i，……，a_2m；依此類推，第j中原材料的各元素含量分別為a_j1，a_j2，a_j3，……，a_ji，……，a_jm，根據質量守恒定律，建立下列一階線性方程組，式(1)：

式(1)中原材料各元素的含量可以從質證書上查到，熔體中各元素含量就是熔煉目標值，熔體質量也已知，所以式(1)的未知量僅為各原材料質量；此外，一般情況下，進行計算的熔體中元素種類數m與原材料種類數n相同，即m＝n，而且每種原材料中各元素含量不具有相等的比例關系，因而式(1)的未知量與獨立方程組數目相同，所以上述一階線性方程組具有唯一解；