【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢管生产，更具体地说，本专利技术涉及一种钢管生产控制系统。
技术介绍
1、随着工业技术的不断进步，特别是在高性能材料的开发上，超级双相不锈钢管因其优异的强度和耐腐蚀性而被广泛应用于石油、化工和海洋工程等领域。在超级双相不锈钢管的生产过程中，需要通过精确的热处理来优化和稳定奥氏体和铁素体的相分布，然而高温下会形成有害相二次奥氏体，二次奥氏体的出现会显著降低材料的韧性和耐蚀性，对超级双相不锈钢管的整体性能产生负面影响。然而，现有技术在控制热处理过程中二次奥氏体的形成控制方面，仍存在显著缺陷。
2、传统的热处理技术在预防或最小化二次奥氏体生成方面对热处理参数控制不足，限制了生产过程对材料特性变化的响应能力，导致在超级双相不锈钢管的生产中出现不可预测的相变，进而形成有害的二次奥氏体，使超级双相不锈钢管报废率高，增加了生产成本。
3、为了解决上述问题，现提供一种技术方案。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种钢管生产控制系统，通过热处理参数采集模块、有害相生成分析模块、热处理参数分析模块和热处理参数调整模块的协同工作，实时监控和调整热处理过程中的关键参数，利用遗传算法优化热处理参数，降低了热处理过程中二次奥氏体的生成，解决了现有技术中对二次奥氏体控制不足的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种钢管生产控制系统，包括热处理参数采集模块、有害相生成分析模块、热处理参数分析模块和
4、有害相生成分析模块包括合金元素扩散参数分析单元、冷却参数分析单元、热力学条件参数分析单元和二次奥氏体生成预测单元，二次奥氏体生成预测单元分别与合金元素扩散参数分析单元、冷却参数分析单元和热力学条件参数分析单元相连接，其中，二次奥氏体生成预测单元用于根据超级双相不锈钢管在热处理过程中的合金元素扩散动力学指标评估值、冷却指标评估值和热力学条件指标评估值构建二次奥氏体生成预测模型，获得二次奥氏体生成指数，其中，二次奥氏体生成预测模型的公式为：
5、
6、式中，sai为二次奥氏体生成指数，ndi为合金元素扩散动力学指标评估值，ci为冷却指标评估值，thi为热力学条件指标评估值；
7、热处理参数分析模块包括热处理参数预测单元和热处理参数优化单元，热处理参数预测单元与热处理参数优化单元相连接，其中，热处理参数预测单元通过结合支持向量机回归模型，输出超级双相不锈钢管在热处理过程中无法直接控制的热处理参数的预测值；热处理参数优化单元用于根据遗传算法，以最小化二次奥氏体生成指数为目标，优化超级双相不锈钢管在热处理过程中能够直接控制的热处理参数的设定值。
8、作为本专利技术进一步的方案，热处理参数采集模块采集合金元素扩散参数，包括采用x射线荧光技术实时测定超级双相不锈钢管中合金元素铬、镍、钼和氮的浓度，通过固态扩散法测定保温阶段超级双相不锈钢管中合金元素铬、镍、钼和氮的扩散系数，以及预定的保温阶段的持续时间和保温温度；热处理参数采集模块将合金元素扩散参数传输至合金元素扩散参数分析单元，合金元素扩散参数分析单元构建合金元素扩散动力学指标评估模型，获得合金元素扩散动力学指标评估值，其中，合金元素扩散动力学指标评估模型的公式为：
9、
10、式中，ndi为合金元素扩散动力学指标评估值，tw为保温阶段的持续时间，t为保温温度，celem(tw)为保温阶段时间tw时超级双相不锈钢管中的合金元素铬、镍、钼和氮的瞬时浓度，ωelem为铬、镍、钼和氮的权重系数，delem(t)为保温阶段双相不锈钢管中的合金元素铬、镍、钼和氮的扩散系数，elem为元素，cr为铬，ni为镍，mo为钼，n为氮。
11、作为本专利技术进一步的方案，热处理参数采集模块采集冷却参数，包括通过温度传感器实时监测的超级双相不锈钢管在冷却阶段开始和结束时的温度，以及预设的冷却介质的流速、温度和冷却阶段持续时间；热处理参数采集模块将冷却参数传输至冷却参数分析单元，冷却参数分析单元构建冷却指标评估模型获得冷却指标评估值，其中，冷却指标评估模型的公式为：
12、
13、式中，ci为冷却指标评估值，tstart为冷却阶段开始时超级双相不锈钢管的温度，tfinal为冷却阶段结束时超级双相不锈钢管的温度，tl为冷却阶段持续时间，v为冷却介质的流速，tmed为冷却介质的温度。
14、作为本专利技术进一步的方案，热处理参数采集模块采集热力学条件参数，包括通过使用传感器实时监测超级双相不锈钢管热处理过程中热处理炉腔内的瞬时体积、温度和压力值；热处理参数采集模块将热力学条件参数传输至热力学条件参数分析单元，热力学条件参数分析单元构建热力学条件指标评估模型获得热力学条件指标评估值，其中，热力学条件指标评估模型的公式为：
15、
16、式中，thi为热力学条件指标评估值，p(t)为热处理炉内时间t时的瞬时压力，v(t)为时间t时热处理炉腔内的瞬时体积，t(t)热处理过程中时间t时热处理炉腔内的瞬时温度，t为保温温度，pstart为热处理炉腔内的设定压力值。
17、作为本专利技术进一步的方案，热处理参数预测单元通过分析热处理参数采集模块采集的历史数据，并利用支持向量机回归模型进行训练，训练完成后，热处理参数预测单元将超级双相不锈钢管在热处理过程中能够直接控制的热处理参数，包括保温阶段的持续时间、保温温度、热处理炉腔内的设定压力值、冷却阶段的持续时间、冷却介质的流速和温度输入到预先训练好的支持向量机回归模型中，输出超级双相不锈钢管在热处理过程中无法直接控制的热处理参数的预测值，包括热处理炉内的瞬时压力、热处理炉内的瞬时体积、热处理炉内的瞬时温度、冷却阶段开始时和结束时超级双相不锈钢管的温度、保温阶段时间超级双相不锈钢管中的合金元素铬、镍、钼和氮的瞬时浓度以及保温阶段双相不锈钢管中的合金元素铬、镍、钼和氮的扩散系数。
18、作为本专利技术进一步的方案，热处理参数优化单元根据有害相生成分析模块和热处理参数预测单元的输出结果，结合遗传算法，以最小化二次奥氏体生成指数为目标，优化超级双相不锈钢管在热处理过程中能够直接控制的热处理参数组合的设定值，其步骤为：
19、步骤s1，定义适应度值为二次奥氏体生成指数的倒数；
20、步骤s2，随机生成一组个体作为初始种群，每个个体代表一组能够直接控制的热处理参数组合，包括保温阶段的持续时间、保温温度、热处理炉腔内的设定压力值、冷却阶段的持续时间、冷却介质的流速和温度；
21、步骤s3，对于每个个体，根据有害相生成分析模块和热处理参数预测单元的模型，计算其对应的适应度值；
22、步骤s4，根据计算得到的适应度值，使用选择操选择适本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钢管生产控制系统，包括热处理参数采集模块、有害相生成分析模块、热处理参数分析模块和热处理参数调整模块，其特征在于，热处理参数采集模块分别与有害相生成分析模块和热处理参数分析模块相连接，有害相生成分析模块与热处理参数分析模块相连接，热处理参数分析模块与热处理参数调整模块相连接；
2.一种钢管生产控制系统，其特征在于，热处理参数采集模块采集合金元素扩散参数，包括采用X射线荧光技术实时测定超级双相不锈钢管中合金元素铬、镍、钼和氮的浓度，通过固态扩散法测定保温阶段超级双相不锈钢管中合金元素铬、镍、钼和氮的扩散系数，以及预定的保温阶段的持续时间和保温温度；热处理参数采集模块将合金元素扩散参数传输至合金元素扩散参数分析单元，合金元素扩散参数分析单元构建合金元素扩散动力学指标评估模型，获得合金元素扩散动力学指标评估值，其中，合金元素扩散动力学指标评估模型的公式为：
3.一种钢管生产控制系统，其特征在于，热处理参数采集模块采集冷却参数，包括通过温度传感器实时监测的超级双相不锈钢管在冷却阶段开始和结束时的温度，以及预设的冷却介质的流速、温度和冷却阶段持续时间；热处理
4.一种钢管生产控制系统，其特征在于，热处理参数采集模块采集热力学条件参数，包括通过使用传感器实时监测超级双相不锈钢管热处理过程中热处理炉腔内的瞬时体积、温度和压力值；热处理参数采集模块将热力学条件参数传输至热力学条件参数分析单元，热力学条件参数分析单元构建热力学条件指标评估模型获得热力学条件指标评估值，其中，热力学条件指标评估模型的公式为：
5.一种钢管生产控制系统，其特征在于，热处理参数预测单元通过分析热处理参数采集模块采集的历史数据，并利用支持向量机回归模型进行训练，训练完成后，热处理参数预测单元将超级双相不锈钢管在热处理过程中能够直接控制的热处理参数，包括保温阶段的持续时间、保温温度、热处理炉腔内的设定压力值、冷却阶段的持续时间、冷却介质的流速和温度输入到预先训练好的支持向量机回归模型中，输出超级双相不锈钢管在热处理过程中无法直接控制的热处理参数的预测值，包括热处理炉内的瞬时压力、热处理炉内的瞬时体积、热处理炉内的瞬时温度、冷却阶段开始时和结束时超级双相不锈钢管的温度、保温阶段时间超级双相不锈钢管中的合金元素铬、镍、钼和氮的瞬时浓度以及保温阶段双相不锈钢管中的合金元素铬、镍、钼和氮的扩散系数。
6.一种钢管生产控制系统，其特征在于，热处理参数优化单元根据有害相生成分析模块和热处理参数预测单元的输出结果，结合遗传算法，以最小化二次奥氏体生成指数为目标，优化超级双相不锈钢管在热处理过程中能够直接控制的热处理参数组合的设定值，其步骤为：
7.一种钢管生产控制系统，其特征在于，热处理参数调整模块用于根据热处理参数分析模块输出的超级双相不锈钢管在热处理过程中能够直接控制的热处理参数组合的设定值，调整超级双相不锈钢管在热处理过程中保温阶段的持续时间、保温温度、热处理炉腔内的设定压力值、冷却阶段的持续时间、冷却介质的流速和温度。
...【技术特征摘要】
1.一种钢管生产控制系统，包括热处理参数采集模块、有害相生成分析模块、热处理参数分析模块和热处理参数调整模块，其特征在于，热处理参数采集模块分别与有害相生成分析模块和热处理参数分析模块相连接，有害相生成分析模块与热处理参数分析模块相连接，热处理参数分析模块与热处理参数调整模块相连接；
2.一种钢管生产控制系统，其特征在于，热处理参数采集模块采集合金元素扩散参数，包括采用x射线荧光技术实时测定超级双相不锈钢管中合金元素铬、镍、钼和氮的浓度，通过固态扩散法测定保温阶段超级双相不锈钢管中合金元素铬、镍、钼和氮的扩散系数，以及预定的保温阶段的持续时间和保温温度；热处理参数采集模块将合金元素扩散参数传输至合金元素扩散参数分析单元，合金元素扩散参数分析单元构建合金元素扩散动力学指标评估模型，获得合金元素扩散动力学指标评估值，其中，合金元素扩散动力学指标评估模型的公式为：
3.一种钢管生产控制系统，其特征在于，热处理参数采集模块采集冷却参数，包括通过温度传感器实时监测的超级双相不锈钢管在冷却阶段开始和结束时的温度，以及预设的冷却介质的流速、温度和冷却阶段持续时间；热处理参数采集模块将冷却参数传输至冷却参数分析单元，冷却参数分析单元构建冷却指标评估模型获得冷却指标评估值，其中，冷却指标评估模型的公式为：
4.一种钢管生产控制系统，其特征在于，热处理参数采集模块采集热力学条件参数，包括通过使用传感器实时监测超级双相不锈钢管热处理过程中热处理炉腔内的瞬时体积、温度和压力值；热处理参数采集模块将热力学条件参数传输至热力学条件参数...
【专利技术属性】
技术研发人员：马凌霄，张广振，李广齐，罗振兵，李学同，李振云，
申请(专利权)人：山东晨迈金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。