[发明专利]一种钛合金熔炼配料的快速计算方法

说明书

技术领域

本发明属于金属熔炼技术领域，涉及一种钛合金熔炼配料的快速计算方法。

背景技术

在钛合金熔炼前需根据合金的成分要求对配料进行计算，现有常规的估算、反推算法等钛合金熔炼配料计算方法，其过程假定一个初始配比值，再根据初始数据进行估算，估算不通过，则继续调整，反复计算直到近似趋近要求为止。可见，常规的方法获得是一种近似值，其会存在相应的误差，使得钛合金铸锭化学成分从起始工艺中将产生一定的不确定性，并且由于反复估算逼近的方法使得配料计算效率低下。

本发明采用优化的科学计算方法，可以精确计算出钛合金熔炼所要求的合金配比量，保证钛合金铸锭化学成分稳定性，并且结合相关计算机软件平台可以有效提高钛合金配料的计算效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛合金熔炼配料的快速计算方法，解决了现有钛合金熔炼配料计算过程中存在误差、效率低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种钛合金熔炼配料的快速计算方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，根据所需熔炼的钛合金铸锭的质量和元素组成要求，选取海绵钛以及中间合金；

步骤2，列出原料中单独元素组成、用量与铸锭要求元素含量之间的线性方程组；根据克拉默法则求解方程组相对应矩阵，将会得到各原料用量配比的唯一解。

本发明的特点还在于，

步骤2具体为：

将所选取的海绵钛以及中间合金的元素组成和用量列为n个线性方程的方程组，表示为：

式中，a_ij表示各个海绵钛及中间合金的单独化学元素成分，i＝1，……，n；j＝1，……，n；x_i表示各个海绵钛及中间合金的投料量；b_i表示铸锭所含单独化学元素成分的总量，n表示加入原料的种类个数；

将式(1)表示为线性方程的形式，则为：

即AX＝B (2)

式(2)可表示为：

X＝A^-1B(3)

式中A^-1为A矩阵的逆矩阵；

对式(3)进行求解，即得到各原料的分别用量。

步骤2中求解采用MATLAB或Excel。

利用MATLAB求解采用inv(A)*B命令；利用Excel求解，通过MINVERSE函数先求得逆矩阵A^-1，再用MMULT函数进行A^-1B矩阵相乘获得。

本发明的有益效果是，本发明一种钛合金熔炼配料的快速计算方法，适用于各种钛合金的真空自耗、等离子及电子束冷炉床等熔炼方法的配料计算，其思想是通过初始获得海绵钛、中间合金、残料等的化学成分以及所投铸锭的质量后，列成线性方程组，再将线性方程组转化为矩阵计算，根据克拉默法则，配比值将会是绝对准确的唯一解，从而避免常规方法存在误差的现象，并且可选择MATLAB、Excel或其他编程等多种计算机软件平台，能够简单快速地实现钛合金熔炼配料计算。

附图说明

图1是本发明一种钛合金熔炼配料的快速计算方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种钛合金熔炼配料的快速计算方法，利用克拉默法则，制定快速钛合金熔炼配料，本发明配料计算原理是：调控钛合金铸锭中几种化学元素，便会添加几种中间合金，从而配料的海绵钛与中间合金以及它们化学成分总会形成为n阶矩阵；同时，铸锭所要求的各个元素总质量等于海绵钛及中间合金的所含元素质量总和，配料的化学成分与铸锭要求元素总会满足克拉默法则，并且解具有唯一性，即钛合金铸锭配料所计算的结果具有唯一性。

本发明一种钛合金熔炼配料的快速计算方法的流程，如图1所示，具体按照以下步骤实施：

步骤1，根据所要生产钛合金铸锭质量以及化学成分要求，选取海绵钛来料以及中间合金(如铝钒、铝豆、二氧化钛、铁钉等)；

步骤2，将所选取的海绵钛以及中间合金的元素组成和用量列为n个线性方程的方程组，表示为：

式中，a_ij表示各个海绵钛及中间合金的单独化学元素成分，i＝1，……，n；j＝1，……，n；x_i表示各个海绵钛及中间合金的投料量；b_i表示铸锭所含单独化学元素成分的总量，n表示加入原料的种类个数。

将式(1)表示为线性方程的形式，则为：