| 主权项 |
1.一种轧制过程在线检测钢板力学性能的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)选择、确定模型参数；(2)建立与过程机的实时通讯，从过程机数据库中在线调用工艺参数及合金成分动态数据；(3)预测铁素体晶粒尺寸和室温相组成，包括：①依下式计算单位体积奥氏体等效晶界表面积Sγ，<mrow><msub><mi>S</mi><mi>γ</mi></msub><mo>=</mo><mi>A</mi><msup><mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><mi>ln</mi><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>p</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>12</mn><mo>/</mo><msub><mi>d</mi><mi>γ</mi></msub></mrow> <mrow><mo>·</mo><mi>π</mi><msubsup><mtext>∫</mtext><mn>0</mn><mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>p</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></msubsup><msubsup><mtext>∫</mtext><mn>0</mn><mrow><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>p</mi><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><msqrt><mn>1</mn><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>p</mi><msup><mo>)</mo><mn>2</mn></msup><msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt></mrow></msubsup><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>p</mi><mo>)</mo></mrow><mn>4</mn></msup><msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mi>y</mi><mn>2</mn></msup><mo>/</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>p</mi><mo>)</mo></mrow><mn>4</mn></msup></mrow><mrow><mn>1</mn><mo>-</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>p</mi><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup><mo>-</mo><msup><mi>y</mi><mn>2</mn></msup><mo>/</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>p</mi><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mo>]</mo><mi>dxdy</mi></mrow> 式中dγ为奥氏体晶粒尺寸，A为由实验确定的常数，p为未再结晶区累积压下量；②依下式计算α相转变体积分数，<mrow><msub><mi>X</mi><mi>F</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><msubsup><mi>x</mi><mi>C</mi><mrow><mi>γ</mi><mo>/</mo><mi>α</mi></mrow></msubsup><mo>-</mo><msubsup><mi>x</mi><mi>C</mi><mi>γ</mi></msubsup></mrow><mrow><msubsup><mi>x</mi><mi>C</mi><mrow><mi>γ</mi><mo>/</mo><mi>α</mi></mrow></msubsup><mo>-</mo><msubsup><mi>x</mi><mi>C</mi><mrow><mi>α</mi><mo>/</mo><mi>γ</mi></mrow></msubsup></mrow></mfrac><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><msub><mrow><mn>2</mn><mi>S</mi></mrow><mi>γ</mi></msub><mo>·</mo><mfrac><mrow><msubsup><mi>x</mi><mi>C</mi><mrow><mi>γ</mi><mo>/</mo><mi>α</mi></mrow></msubsup><mo>-</mo><msubsup><mi>x</mi><mi>C</mi><mrow><mi>α</mi><mo>/</mo><mi>γ</mi></mrow></msubsup></mrow><mrow><msubsup><mi>x</mi><mi>C</mi><mrow><mi>γ</mi><mo>/</mo><mi>α</mi></mrow></msubsup><mo>-</mo><msubsup><mi>x</mi><mi>C</mi><mi>γ</mi></msubsup></mrow></mfrac><msubsup><mtext>∫</mtext><mn>0</mn><mrow><mi>R</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow></msubsup><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><msubsup><mi>Y</mi><mi>F</mi><mi>e</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo><mi>dy</mi><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo></mrow> 式中Tn为n时刻温度，Ti为i时刻温度，xC α/γ，xC γ/α分别为C在γ/α相界处α和γ侧的平衡摩尔分数，xC γ为C在原奥氏体中的平均摩尔分数，R(Tn，Ti)在温度T1时形成的α晶核在温度Tn时的长径，YF e为在T1到Tk温度期间内形核的α晶粒在温度Tn 时的扩展面积分数；③依下式计算γ→α相变连续冷却过程中相变机制转变温度TNG，<mrow><munderover><mi>Σ</mi><mn>1</mn><mi>m</mi></munderover><msub><mi>S</mi><mi>α</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>T</mi><mi>m</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>S</mi><mi>γ</mi></msub><mo>;</mo></mrow> TNG＝Tm 式中Sα为在Ti时形核的晶粒在Tm时被α晶粒所占据的等效晶界面积，Tm为m时刻温度；④依下式计算γ→α相变后α晶粒平均直径dF，<mrow><msub><mi>d</mi><mi>F</mi></msub><mo>=</mo><mrow><msup><mrow><mo>(</mo><mn>6</mn><msub><mi>X</mi><mi>F</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mi>π</mi><msubsup><mtext>∫</mtext><mn>0</mn><msub><mi>T</mi><mi>NG</mi></msub></msubsup><mo>{</mo><msub><mi>I</mi><mi>F</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>k</mi></msub><mo>)</mo></mrow><msub><mi>S</mi><mi>γ</mi></msub><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><msub><mi>X</mi><mi>F</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>k</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo><mo>}</mo><mi>dT</mi><mo>)</mo></mrow><mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>3</mn></mrow></msup></mrow></mrow> 式中IF为铁素体的形核速率，Tk为k时刻温度，⑤依下式计算珠光体体积分数Xp，<mrow><msub><mi>X</mi><mi>P</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><msub><mi>X</mi><mi>F</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><msub><mi>S</mi><mrow><mi>α</mi><mo>/</mo><mi>γ</mi></mrow></msub><msubsup><mtext>∫</mtext><mn>0</mn><mrow><mi>r</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow></msubsup><msub><mi>Y</mi><mi>P</mi></msub><mi>dy</mi><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo></mrow> <mrow><msub><mi>Y</mi><mi>P</mi></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><msubsup><mrow><mo>-</mo><mi>Y</mi></mrow><mi>P</mi><mi>e</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>;</mo></mrow> <mrow><msubsup><mi>Y</mi><mi>P</mi><mi>e</mi></msubsup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>k</mi></munderover><mi>N</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mi>π</mi><mo>[</mo><mi>r</mi><msup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>-</mo><msup><mi>y</mi><mn>2</mn></msup><mo>]</mo></mrow> <mrow><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msubsup><mi>G</mi><mi>P</mi><mn>2</mn></msubsup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow><msub><mi>t</mi><mi>i</mi></msub></mrow> <mrow><mi>N</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>K</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><mrow><msub><mi>I</mi><mi>P</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>K</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>Q</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>K</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mi>dT</mi></mrow> 式中，Sα/γ为单位体积试样的α/γ界面面积，IP和GP分别为P相的形核及长大速率，Q为冷却速率；⑥依下式计算贝氏体体积分数XB，<mrow><msub><mi>X</mi><mi>B</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><msub><mi>X</mi><mi>F</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>X</mi><mi>P</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><msub><mi>S</mi><mrow><mi>P</mi><mo>/</mo><mi>γ</mi></mrow></msub><msubsup><mtext>∫</mtext><mn>0</mn><mrow><mi>L</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow></msubsup><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><msubsup><mi>Y</mi><mi>B</mi><mi>e</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mi>dz</mi><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo></mrow> <mrow><msubsup><mi>Y</mi><mi>B</mi><mi>e</mi></msubsup><mo>=</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>k</mi></munderover><mo>{</mo><mn>2</mn><msqrt><mn>2</mn></msqrt><mi>N</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mi>h</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>N</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow><msubsup><mi>ρ</mi><mi>c</mi><mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msubsup><msup><mrow><mo>[</mo><mi>L</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>z</mi><mo>]</mo></mrow><mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msup><mo>}</mo></mrow> <mrow><mi>N</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>k</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><mrow><msub><mi>I</mi><mi>B</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>k</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>Q</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>k</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mi>dT</mi></mrow> <mrow><msub><mi>I</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>K</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>D</mi><mi>C</mi></msub></mrow><msup><mrow><mo>(</mo><mi>kT</mi><mo>)</mo></mrow><mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msup></mfrac><mo>×</mo><mi>exp</mi><mo>[</mo><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>K</mi><mn>6</mn></msub><msubsup><mi>kTΔG</mi><mi>F</mi><mn>2</mn></msubsup></mfrac><mo>]</mo></mrow> <mrow><mi>h</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mo>-</mo><mfrac><mrow><msub><mi>G</mi><mi>Bh</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>Q</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mi>dT</mi></mrow> <mrow><mi>L</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mo>-</mo><mfrac><mrow><msub><mi>G</mi><mi>Bw</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mtext></mtext></mrow><mrow><mi>Q</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mi>dT</mi></mrow> 式中，GBw为板条状析出相的伸长动力学速率，GBh为板条状析出相的加厚动力学速率，ρc为贝氏体板条端部的曲率，SP/γ为贝氏体的有效晶界面积，K1、K6均为常数，k为波尔兹曼常数，DC为C在奥氏体中的扩散系数；(4)预测成品板材的力学性能，包括：①依下式计算钢材屈服强度，<mrow><msub><mi>σ</mi><mi>s</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>σ</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><mi>s</mi><mo>·</mo><msubsup><mi>d</mi><mi>F</mi><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msubsup><mo>+</mo><mi>t</mi></mrow> σ0＝σconst+σdisl+σint+σsub+σppt+ΔσY ΔσY＝Y1·exp[-(hFR-Y2)/Y3]σdisl＝μbρ1/2 <mrow><msub><mi>σ</mi><mi>ppt</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msqrt><mn>6</mn></msqrt><mi>μ</mi><msubsup><mi>bf</mi><mi>p</mi><mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msubsup></mrow><mrow><mn>1.18</mn><msup><mi>π</mi><mrow><mn>3</mn><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msup><msub><mi>k</mi><mi>p</mi></msub><msub><mi>d</mi><mi>p</mi></msub></mrow></mfrac><mo>×</mo><mi>ln</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><msub><mi>πk</mi><mi>d</mi></msub><msub><mi>d</mi><mi>p</mi></msub></mrow><mrow><mn>4</mn><mi>b</mi></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow></mrow> 式中s.dF -1/2+t表示细化晶粒对屈服强度的贡献，dF为铁素体晶粒尺寸，s、t为常数，σconst为常数，由实验数据回归分析得到，σdisl、σppt分别为位错强化和析出强化对屈服强度的贡献；σint、σsub分别为间隙原子和置换原子所引起的固溶强化效果，Y1、Y2、Y3为常数，hFR为成品板厚，μ为铁素体的切变弹性模量；b为柏氏矢量；ρ为平均位错密度，fp和dp分别为析出相的体积分数和平均直径；kp和kd分别为比例常数和析出相尺寸的修正参数；②依下式计算钢材抗拉强度，<mrow><msub><mi>σ</mi><mi>b</mi></msub><mo>=</mo><mi>p</mi><mo>{</mo><msub><mi>X</mi><mi>F</mi></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>H</mi><mi>F</mi></msub><mo>+</mo><msubsup><mi>qd</mi><mi>F</mi><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>X</mi><mi>P</mi></msub><msub><mi>H</mi><mi>P</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>X</mi><mi>B</mi></msub><msub><mi>H</mi><mi>B</mi></msub><mo>}</mo><mo>+</mo><mi>Δ</mi><msub><mi>σ</mi><mi>T</mi></msub><mo>+</mo><mi>r</mi></mrow> ΔσT＝T1·exp[-(hFR-T2)/T3]式中p、q和r为常数；XF，XP和XB分别为铁素体、珠光体和贝氏体的体积分数；HF、HP和HB分别为铁素体、珠光体和贝氏体的显微硬度，ΔσT为与成品板厚hFR有关的修正项，T1、T2、T3为常数，由现场热轧实验和计算结果拟合确定；③依下式计算钢材延伸率δ，<mrow><mi>δ</mi><mo>=</mo><mi>u</mi><mo>+</mo><mi>v</mi><msub><mi>H</mi><mi>F</mi></msub><msub><mi>X</mi><mi>F</mi></msub><mo>+</mo><mi>w</mi><msub><mi>H</mi><mi>P</mi></msub><msub><mi>X</mi><mi>P</mi></msub><mo>+</mo><mi>z</mi><msub><mi>H</mi><mi>B</mi></msub><msub><mi>X</mi><mi>B</mi></msub><mo>+</mo><msubsup><mi>md</mi><mi>F</mi><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msubsup><mo>+</mo><msub><mi>Δδ</mi><mi>E</mi></msub></mrow> ΔδE＝E1+E2·hFR+E3·(hFR)2 式中u、v、w、z、m均为常数；ΔδE为与成品板厚hFR有关的修正项，E1、E2、E3为常数，由现场热轧实验和计算结果拟合确定。 |
