一种多组分熔炼配料的快速计算方法技术

本发明专利技术涉及一种多组分熔炼配料的快速计算方法，属于金属熔炼技术领域。本发明专利技术方法结合熔炼配料计算中的实际问题，考虑烧损，成品材料成分为含量范围，多类微量元素含量控制要求，对传统的基于N阶线性方程组求解的计算方法进行改良优化，可利用Python的Numpy矩阵计算工具进行行列式求解，运用套嵌式逻辑判断验证，从而得到正确且精准的结果，该方法计算高效，操作简单；其计算速度相比于依托Excel的计算方法而言，可提升至少两倍时间，易于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种多组分熔炼配料的快速计算方法
本专利技术属于金属熔炼
，具体涉及一种多组分熔炼配料的快速计算方法。
技术介绍
现有常规该计算方法，包括估算法、反推法等金属熔炼配料计算方法，其过程先根据以往经验与当前材料数据，先进行配料数据预估，并进行手工计算验证，并不断进行调整，直到配比数据接近要求才完成，预估法单凭经验，初始误差大，计算量大，耗时长，最终结果依然存在较大误差。而反推法也面临同样问题。除此之外其他涉及到该方面的计算技术也存在诸多不便。中国专利技术专利CN107704425A涉及到一种钛合金熔炼配料的快速计算方法，该方法通过Execl或NATLAB内置计算手段进行矩阵求逆与求解，该计算技术仅具有简单矩阵求逆计算脚本，需要在特定软件端输入数据或在其他设备端口重新输入数据并进行数据整理与脚本设计，不具有通用性，难以大规模应用。中国专利技术专利CN103489130A涉及一种铸造熔炼配料计算方法，通过Execl数据处理模块进行编程的方式，进行熔炼配料计算，该方法考虑到有害元素、限量元素限制，但计算过程、脚本较复杂，虽然具有一定的数据处理能力，但非专门针对数据计算设计的软件，脚本编写占用时间，且法满足通用性目的，计算速度也完全无法同独立运作优化封装软件相比。且该计算方法，当有害或限量元素较多时，计算脚本趋于复杂。因此如何克服现有技术的不足是目前金属熔炼
亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多组分熔炼配料的快速简易高效计算方法，以解决现有计算方式低效、工作量大且不精准的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种多组分熔炼配料的快速计算方法，包括如下步骤：步骤(1)，设进行配料计算所需的元素种类为A，该些元素于成品材料内均含有，含有量大于0，且为成品材料内含有的全部元素；将成品材料内各元素含量范围的中值从大到小排列，且中间值最大的元素标记为Y1，中间值次大的元素标记为Y2，以此类推，中间值最小的元素标记为YA，而任意元素则标记为Ya(1≤a≤A)；设成品材料各元素合计为1Kg，之后根据各个元素占成品材料内的百分比含量范围换算为对应质量含量范围；设所需原料有N个(N＜A)，选择全部元素种类中于成品内含量范围的中值排在前N的N个元素作为配料计算组员元素；步骤(2)，设熔炼所采用的N个原料均为1Kg，计算出各原料中各组员元素的质量含量，并整理成系数矩阵Q；Qij表示第j个(1≤j≤N)原料中第i个(1≤i≤N)组员元素的质量含量；步骤(3)，将步骤(1)中全部元素于成品材料含量范围中值排N位后的元素列为配料计算结果验证元素，结果验证元素于各个原料内的质量含量标记为Ruj(1≤u≤A-N,1≤j≤N)，并列多组行列式。如下：R1＝(R11,R12,…,R1N)R2＝(R21,R22,…,R2N)……RA-N＝(RA-N,1,RA-N,2,…,RA-N,N)；Ruj表示第j个(1≤j≤N)原料中第u个(1≤u≤A-N)结果验证元素的质量含量；同时，设结果验证元素于成品材料中的质量含量范围为即第μ个结果验证元素于成品材料中的质量含量范围；步骤(4)，根据第2个到第N个组员元素于成品材料内的质量含量范围，在其范围内随机选择一个质量确定数值作为其在成品材料内的确定质量含量，接着用成品材料总质量1kg减去第2个到第N个的配料计算组员元素在成品材料内的确定质量含量，即得到第1个组员元素于成品材料内的确定质量含量；第i个组员元素在成品材料内的确定质量含量用符号Fi(1≤i≤N)表示；通过各组员元素在成品材料内的确定质量含量Fi和熔炼烧蚀率Ki来计算成品材料中各组员元素所需实际质量含量Bi；计算公式如式(Ⅰ)所示；Bi＝Fi/(1-Ki)(Ⅰ)式(Ⅰ)中，i＝1～N；之后通过各组员元素所需实际质量含量Bi得到熔炼配料的常数项行列式B：B＝(B1,B2,…BN)T；步骤(5)，实际所需第j个原料的配比系数为Xj(1≤j≤N)；之后做配比系数行列式：X＝(X1,X2,…,XN)T；将步骤(4)得到的常数项行列式B、步骤(2)得到的系数矩阵Q与原料的配比系数行列式X＝(X1,X2,…,XN)T一起列线性方程组QX＝B，即最后，对方程组进行求解，得到原料配比系数行列式X＝(X1,X2,…,XN)T；步骤(6)，对配比系数行列式进行正确性判定，判定方法为依次比较下列条件是否成立：……若顺序验证有条件不成立，则重复步骤(4)～步骤(5)，得到新的原料配比系数行列式，再通过步骤(6)的上述方法进行判定，直至所有条件均成立，则最终得到的配比系数行列式中的配比系数Xj即为实际所需第j个原料的配比值。进一步，优选的是，步骤(4)所述的随机选择采用random随机数函数。进一步，优选的是，步骤(5)中方程组采用Numpy求解。进一步，优选的是，若仅限于某元素含量不大于某数值，则用该数值作为该元素的中值进行排序。本专利技术多组分熔炼配料的快速计算方法综合考虑了成品主要成分含量范围、微量元素控制、熔炼烧损，确保入炉原料成分及成品材料成分符合规定要求，建立了N阶行列式优化求解的计算逻辑与数学模型及方法。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：本专利技术提供一种多组分熔炼配料计算方法，适用于各种金属熔炼配料计算所需，其思想在于通过初始原料、成品材料成分、烧蚀率数据，并结合多重验证条件，进行套嵌式逻辑判断验证，从而得到正确且精准的结果，该方法计算高效，操作简单；如果将该方法采用软件封装后，可适应于各种系统，极大扩展了该方法的通用性。其计算速度相比于依托Excel的计算方法而言，可提升至少两倍时间，仅需2～6秒即可得到正确数据。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述。本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。实施例1一种多组分熔炼配料的快速计算方法，包括如下步骤：步骤(1)，设进行配料计算所需的元素种类为A，该些元素于成品材料内均含有，含有量大于0，且为成品材料内含有的全部元素；将成品材料内各元素含量范围的中值从大到小排列，且中间值最大的元素标记为Y1，中间值次大的元素标记为Y2，以此类推，中间值最小的元素标记为YA，而任意元素则标记为Ya(1≤a≤A)；设成品材料各元素合计为1Kg，之后根据各个元素占成品材料内的百分比含量范围换算为对应质量含量范围；设所需原料有N个(N＜A)，因需要各种原料进行配比方能符合成品材料对各种元素的需求，因此各个原料内均含有一种或多种成品材料所需元素。选择全部元素种类中于成品内含量范围的中值排在前N的N个元素作为配料计算组员元素；步骤(2)，设熔炼所采用的N个原料均为1Kg，计算出各原料中各组员元素的质量含量，并整理成系数矩阵Q；Qij表示第j个(1≤j≤N)原料中第i个(1≤i≤N)组员元素的质量含量；步骤(3)，将步骤(1)中全部元素于成品材料含量范围中值排N位后的元素列为配料计算结果验证元素，结果验证元素于各个原料内的质量含量标记为Ruj(1≤u≤A-N,1≤j≤N)，并列多组行列式。如下：R1＝(R1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多组分熔炼配料的快速计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)，设进行配料计算所需的元素种类为A，该些元素于成品材料内均含有，含有量大于0，且为成品材料内含有的全部元素；将成品材料内各元素含量范围的中值从大到小排列，且中间值最大的元素标记为Y1，中间值次大的元素标记为Y2，以此类推，中间值最小的元素标记为YA，而任意元素则标记为Ya(1≤a≤A)；设成品材料各元素合计为1Kg，之后根据各个元素占成品材料内的百分比含量范围换算为对应质量含量范围；设所需原料有N个(N＜A)，选择全部元素种类中于成品内含量范围的中值排在前N的N个元素作为配料计算组员元素；步骤(2)，设熔炼所采用的N个原料均为1Kg，计算出各原料中各组员元素的质量含量，并整理成系数矩阵Q；

【技术特征摘要】
1.一种多组分熔炼配料的快速计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)，设进行配料计算所需的元素种类为A，该些元素于成品材料内均含有，含有量大于0，且为成品材料内含有的全部元素；将成品材料内各元素含量范围的中值从大到小排列，且中间值最大的元素标记为Y1，中间值次大的元素标记为Y2，以此类推，中间值最小的元素标记为YA，而任意元素则标记为Ya(1≤a≤A)；设成品材料各元素合计为1Kg，之后根据各个元素占成品材料内的百分比含量范围换算为对应质量含量范围；设所需原料有N个(N＜A)，选择全部元素种类中于成品内含量范围的中值排在前N的N个元素作为配料计算组员元素；步骤(2)，设熔炼所采用的N个原料均为1Kg，计算出各原料中各组员元素的质量含量，并整理成系数矩阵Q；Qij表示第j个(1≤j≤N)原料中第i个(1≤i≤N)组员元素的质量含量；步骤(3)，将步骤(1)中全部元素于成品材料含量范围中值排N位后的元素列为配料计算结果验证元素，结果验证元素于各个原料内的质量含量标记为Ruj(1≤u≤A-N,1≤j≤N)，并列多组行列式。如下：R1＝(R11,R12,…,R1N)R2＝(R21,R22,…,R2N)……RA-N＝(RA-N,1,RA-N,2,…,RA-N,N)；Ruj表示第j个(1≤j≤N)原料中第u个(1≤u≤A-N)结果验证元素的质量含量；同时，设结果验证元素于成品材料中的质量含量范围为即第μ个结果验证元素于成品材料中的质量含量范围；步骤(4)，根据第2个到第N个组员元素于成品材料内的质量含量范围，在其范围内随机选择一个质量确定数值作为其在成品材料内的确定质量含量，接着用成品材料总质量1kg减去第2个到第N个...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢德宏，王立坤，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53