CN117112967B - 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 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及真空自耗熔炼技术领域，揭露了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：根据动态电流密度、动态熔池表温及动态对流传导系数计算动态冷却水参考流速，参考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，查询目标冷却动态水速及目标出口水温，计算出口水温误差，判断出口水温误差是否大于出口水温波动范围，若不大于，则参考动态冷却水参考流速调控冷却水流速，若大于，则进行熔炼异常预警。本发明还提出一种基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别装置、电子设备以及计算机可读存储介质。本发明可以解决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。
Description
技术领域
本发明涉及真空自耗熔炼技术领域，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
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。
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。
发明内容
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。
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：
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；
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；
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；
计算所述当前出口水温与目标出口水温的出口水温误差；
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，完成基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别。
可选地，所述获取测试熔炼速度对应的动态电流密度，包括：
获取熔炼速度-电流密度参考表；
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。
可选地，所述熔池表面温度公式，如下所示：
；
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。
可选地，所述对流传导公式，如下所示：
；
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。
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：
获取水流横截面积及水流横截面周长；
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；
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。
可选地，所述当量直径公式如下所示：
；
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。
可选地，所述冷却水流速公式，如下所示：
；
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。
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：
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；
持续监测出水口水温，得到动态出水口水温；
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；
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；
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。
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：
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；
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；
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。
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：
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；
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；
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；
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；
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。
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：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
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。
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。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别装置的功能模块图；
图3为本发明一实施例提供的实现所述基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别方法的电子设备的结构示意图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请实施例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。所述基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本申请实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。
实施例一：参照图1所示，为本发明一实施例提供的基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别方法的流程示意图。在本实施例中，所述基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别方法包括：
S1、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。
可解释的，所述测试熔炼速度集指用于测试的熔炼速度，例如：0.5kg/min、0.8kg/min、1.0 kg/min以及2.0 kg/min等。所述动态电流密度指用于熔炼钛合金的电流密度动态值，由于不同熔炼速度对应的电流密度是需要根据实际情况变化的，因此为了维持熔炼速度不变，需要动态调整电流密度。
本发明实施例中，所述获取测试熔炼速度对应的动态电流密度，包括：
获取熔炼速度-电流密度参考表；
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。
可理解的，所述熔炼速度-电流密度参考表指记录不同熔炼速度与动态电流密度关系的数据表。
S2、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。
进一步地，所述动态熔炼表温指熔池表面温度。
本发明实施例中，所述熔池表面温度公式，如下所示：
；
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。
S3、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。
可理解的，所述动态对流传导系数指对流传导系数随动态对流传到系数的变化而变化的动态值，所述动态冷却水参考流速指根据动态对流传导系数中初始的对流传导系数计算得到的冷却水流速。
本发明实施例中，所述对流传导公式，如下所示：
；
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。
进一步地，所述熔池表温-热流密度系数指熔池表温与热流密度的关系系数，由于熔池表温不同时，需要的热流密度对应不同，为了避免熔炉内温度过高，一般熔池表温越高，热流密度越高，目的是及时将炉内温度传导出去。所述熔池表温-热流密度系数指根据经验或历史数据，人为设定的比例系数。所述流体特征温度指冷却水的特征温度，一般为300K。所述固体边界温度指坩埚与冷却水进行热传导的边界温度。
本发明实施例中，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：
获取水流横截面积及水流横截面周长；
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；
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。
可解释的，所述当量直径公式如下所示：
；
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。
进一步地，所述冷却水流速公式，如下所示：
；
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。
S4、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。
可理解的，由于出口水温不可能维持一个固定的值，因此需要将其保持在一个较小的波动范围即可。
进一步地，在钛合金熔炼的过程中动态熔池表温可以达到1750摄氏度以上，本发明实施例主要是利用出口水温的监测代替其它繁杂的安全监测指标的监测，当出口水温保持在一定范围内时，表示炉内在进行正常的熔炼，当出口水温不在该范围内时，表示炉内出现了与测试环境不同的异常情况。但由于动态熔池表温是不断变化的，为了保持出口水温维持在一定的范围，可以通过调节冷却水流速来实现对出口水温的稳态控制。
详细地，由于主要是通过冷却水的流速对炉温进行温度调控，因此在动态熔池表温的变化过程中，出口水温也是不断跟随其进行微小的变化，不可能保持一个固定的值不变，所述出口水温波动范围可以为本领域人员根据实际生产情况进行设定，例如：可以为（600，620）。当出口水温在熔炼过程中超过这个变化范围，表示炉内出现不可控的变化，使其温度变化不能按照测试的数据进行。因该需要进行警示。由于实际操作和设备设置的不同，出口水温可能在100至1000之间。但具体的数值还需参考具体的熔炼设备和操作参数。在进行出口水温波动范围的确定时，可以遵循相关的操作规程和设备制造商的建议。
本发明实施例中，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：
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；
持续监测出水口水温，得到动态出水口水温；
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；
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；
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。
本发明实施例中，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：
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；
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；
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。
进一步地，当动态出水口水温大于所述初始出水口水温，表明冷却水的流速低了，需要加大流速，提高降温效果，因此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，反之同理。
S5、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。
可解释的，所述熔速-水速动态关联表值记录不同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的数据表。
S6、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。
可理解的，所述目标冷却动态水速指当前熔炼速度对应的动态冷却水流速，所述目标出口水温指在熔炼过程未发生异常的情况下，当前熔炼速度及目标冷却动态水速下的出口水温。
S7、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。
进一步地，由于所述目标冷却水速是随时间的变化而动态变化的，因此可以根据所述目标冷却水速，持续的对冷却水速进行动态调控，当所述冷却水速小于所述目标冷却水速时，应将所述冷却水速提升至所述目标冷却水速；当所述冷却水速大于所述目标冷却水速时，应将所述冷却水速降低至所述目标冷却水速，当所述冷却水速等于所述目标冷却水速时，应维持所述冷却水速不变。
进一步地，由于当前出口水温是本发明实施例的重点检测对象，因此需要实时对出口水温进行监测，同时可以对出口水的流量进行监测。
S8、计算所述当前出口水温与目标出口水温的出口水温误差。
进一步地，所述出口水温误差指当前出口水温与目标出口水温的差值。
S9、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。
应明白的，当所述出口水温误差不大于所述出口水温波动范围时，应持续进行出口水温误差的监测。
若所述出口水温误差大于所述出口水温波动范围，则执行S10、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。
应明白的，由于熔速-水速动态关联表中记载了不同熔炼速度与冷却水流速及出口水温的对应关系，即每一个熔炼速度都对应一个唯一的出口水温范围及冷却水流速动态变化值，因此当前熔炼速度确定后，即可根据所述熔速-水速动态关联表查询出对应的目标冷却动态水速及目标出口水温，同时对当前出口水温进行实时监测，并及时计算当前出口水温与目标出口水温的出口水温误差，一旦出口水温误差大于所述水温波动范围，则表明熔炼过程出现异常，需要进行相关检查，从而实现将以前需要实时监测的真空度、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压缩为只需要监测当前出口水温的目标，大大缩小了监测和关注的参量。同时为了防止出现意外，提高安全性，可以在监测出口水温的同时，可以对真空度、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同步监测，当当前出口水温出现异常时，可以逐一排查真空度、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是否正常。
相比于背景技术所述：钛合金熔炼过程的安全监测存在监测参量繁多，监测效率低的现象，本发明实施例中，由于目标出口水温与测试熔炼速度、动态电流密度、动态熔池表温、动态对流传导系数、动态冷却水参考流速、动态冷却水实际流速密切相关，因此可以利用对当前出口水温进行监测，实现熔炼异常预警的功能，在对钛合金进行风险智能识别的过程中，主要是根据出口水温误差判断是否进行熔炼异常预警，若出口水温误差不大于出口水温波动范围，则继续根据所述目标冷却动态水速调控冷却水流速，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，在进行当前出口水温的监测之前，需要获取具备动态冷却水实际流速和所述测试熔炼速度对应关系的熔速-水速动态关联表，根据熔速-水速动态关联表及当前熔炼速度即可查询出目标冷却动态水速及目标出口水温，然后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，最后计算所述当前出口水温与目标出口水温的出口水温误差，当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，在构建所述熔速-水速动态关联表时，首先获取测试熔炼速度对应的动态电流密度，再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，然后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，最后根据动态对流传导系数计算动态冷却水参考流速，此时即可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，最后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。因此本发明提出的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，可以解决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。
实施例二：如图2所示，是本发明一实施例提供的基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别装置的功能模块图。
本发明所述基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别装置100可以安装于电子设备中。根据实现的功能，所述基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别装置100可以包括动态冷却水实际流速计算模块101、熔速-水速动态关联表构建模块102、当前出口水温监测模块103、出口水温误差计算模块104及熔炼异常监测模块105。本发明所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。
所述动态冷却水实际流速计算模块101，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；
所述熔速-水速动态关联表构建模块102，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；
所述当前出口水温监测模块103，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；
所述出口水温误差计算模块104，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；
所述熔炼异常监测模块105，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。
详细地，本发明实施例中所述基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别装置100中的所述各模块在使用时采用与上述的图1中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一样的技术手段，并能够产生相同的技术效果，这里不再赘述。
实施例三：如图3所示，是本发明一实施例提供的实现基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别方法的电子设备的结构示意图。
所述电子设备1可以包括处理器10、存储器11、总线12和通信接口13，还可以包括存储在所述存储器11中并可在所述处理器10上运行的计算机程序，如基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别程序。
其中，所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如：SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器11在一些实施例中可以是电子设备1的内部存储单元，例如该电子设备1的移动硬盘。所述存储器11在另一些实施例中也可以是电子设备1的外部存储设备，例如电子设备1上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡（Smart Media Card， SMC）、安全数字（SecureDigital， SD）卡、闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器11还可以既包括电子设备1的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器11不仅可以用于存储安装于电子设备1的应用软件及各类数据，例如基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述处理器10在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器（Central Processing unit，CPU）、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器10是所述电子设备的控制核心（Control Unit），利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器11内的程序或者模块（例如基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别程序等），以及调用存储在所述存储器11内的数据，以执行电子设备1的各种功能和处理数据。
所述总线可以是外设部件互连标准（peripheral component interconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（extended industry standard architecture，简称EISA）总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器11以及至少一个处理器10等之间的连接通信。
图3仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图3示出的结构并不构成对所述电子设备1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述电子设备1还可以包括给各个部件供电的电源（比如电池），优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器10逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备1还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
进一步地，所述电子设备1还可以包括网络接口，可选地，所述网络接口可以包括有线接口和/或无线接口（如WI-FI接口、蓝牙接口等），通常用于在该电子设备1与其他电子设备之间建立通信连接。
可选地，该电子设备1还可以包括用户接口，用户接口可以是显示器（Display）、输入单元（比如键盘（Keyboard）），可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
所述电子设备1中的所述存储器11存储的基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别程序是多个指令的组合，在所述处理器10中运行时，可以实现：
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；
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；
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；
计算所述当前出口水温与目标出口水温的出口水温误差；
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，完成基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别。
具体地，所述处理器10对上述指令的具体实现方法可参考图1至图2对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
进一步地，所述电子设备1集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。所述计算机可读存储介质可以是易失性的，也可以是非易失性的。例如，所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在被电子设备的处理器所执行时，可以实现：
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；
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；
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；
计算所述当前出口水温与目标出口水温的出口水温误差；
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，完成基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别方法，其特征在于，所述方法包括：
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；
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；
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；
计算所述当前出口水温与目标出口水温的出口水温误差；
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，完成基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别；
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：
获取水流横截面积及水流横截面周长；
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；
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；
所述当量直径公式如下所示：
；
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；
所述冷却水流速公式，如下所示：
；
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；
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：
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；
持续监测出水口水温，得到动态出水口水温；
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；
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；
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；
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：
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；
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；
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。
2.如权利要求1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，其特征在于，所述获取测试熔炼速度对应的动态电流密度，包括：
获取熔炼速度-电流密度参考表；
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。
3.如权利要求1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，其特征在于，所述熔池表面温度公式，如下所示：
；
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。
4.如权利要求1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，其特征在于，所述对流传导公式，如下所示：
；
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。
5.一种基于钛合金在真空自耗熔炼中的风险智能识别装置，其特征在于，所述装置包括：
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；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：获取水流横截面积及水流横截面周长；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；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；所述当量直径公式如下所示：
；
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；所述冷却水流速公式，如下所示：
；
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；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：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；持续监测出水口水温，得到动态出水口水温；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；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；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；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：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；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；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；
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；
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；
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；
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。
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| GR01 | Patent grant | ||
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