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Prediction of the continuous cooling transformation diagram of some selected steels using artificial neural networks

机译:利用人工神经网络预测某些钢的连续冷却转变图

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摘要

Kontinuierliche ZTU-Schaubilder spielen bei der Beschreibung des Umwandlungsverhaltens von Stahl eine bedeutende Rolle. Die experimentelle Bestimmung eines solchen Diagramms ist zeitintensiv und teuer. Daher wäre eine Ableitung dieser Diagramme aus der chemischen Zusammensetzung des Stahls und seiner Austenitisierungstemperatur hochinteressant. In der vorliegenden Arbeit wird die Anwendung neuronaler Netze zur Vorausberechnung der Umwandlungsstart- und -endtemperaturen in kontinuierlichen ZTU-Schaubildern beschrieben. Die Daten stammen aus einer einzigen Quelle, dem Atlas kontinuierlicher ZTU-Schaubilder für Vanadinstähle. Drei neuronale Netze mit unterschiedlich vielen verdeckten Knoten (5-10-15) werden trainiert. Die Anzahl der mittleren Knoten beeinflußt die Vorhersagegenauigkeit nicht merklich, daher wurde ein Netz mit 5 gewählt. Es eignete sich recht gut zur Ermittlung der allgemeinen Trends in kontinuierlichen ZTU-Diagrammen. Die Standardabweichung für Start- und Endtemperaturen jeder Umwandlung hing von der Abkühlgeschwindigkeit ab: für hohe und niedrige Abkühlgeschwindigkeiten betrug sie ~ 40℃, im mittleren Bereich stieg sie auf 90℃ (Beginn der Ferritbildung) bzw. 75℃ für andere diffusionsgesteuerte Umwandlungen (Perlite oder Bainit). Die Genauigkeit der so aufgestellten ZTU-Schaubilder wird von der Qualität der für das Training des neuronalen Netzes benutzten Eingangsdaten beschränkt.%Continuous cooling transformation (CCT) diagrams play an important role in the description of the transformation behaviour of steels. The experimental determination of a CCT diagram is a very time consuming and expensive task. It would therefore be very attractive to be able to predict CCT diagrams from the chemical composition of the steel and its austenitising temperature. In this article the use of artificial neural networks for the prediction of the transformation start and finish lines in CCT diagrams is described. The data were selected from a single source: The vanadium steels, atlas of continuous cooling transformation diagrams. Three neural networks with different numbers of hidden nodes (5-10-15) were trained. The number of hidden nodes did not significantly influence the accuracy in the prediction. The network with the least number of hidden nodes (5) was therefore chosen for the evaluation of the performance of the neural networks. This neural network was able to predict the general trends in the CCT diagrams quite well. The relative standard deviation in the prediction of start and end temperatures of each transformation depended on the cooling rate. For the high and low cooling rates it was ~ 40℃, for the intermediate it rose to 90℃ for the ferrite start formation and to 75℃ for the other diffusional transformations (pearlite and bainite). The accuracy of the predicted CCT diagram was primarily restricted by the modest quality of the input data used to train the neural network.
机译:连续ZTU图在描述钢的相变行为中起着重要作用。实验确定这种图表既费时又昂贵。因此,从钢的化学成分及其奥氏体化温度得出这些图将非常有趣。在本工作中,描述了神经网络在连续ZTU图中预测转换开始和结束温度的应用。数据来自单一来源,即钒钢的连续ZTU图集。训练了三个具有不同数量的隐藏节点(5-10-15)的神经网络。中间节点的数量对预测精度没有明显影响,因此选择了5个网络。它非常适合确定连续ZTU图中的总体趋势。每个转变的开始和结束温度的标准偏差取决于冷却速率:对于高和低的冷却速率,约为40℃,在中间范围,上升至90℃(开始形成铁素体),对于其他扩散控制的转变(珍珠岩或高温),上升至75℃。贝氏体)。以这种方式设置的ZTU图的准确性受到用于训练神经网络的输入数据质量的限制。%连续冷却转变(CCT)图在描述钢的转变行为中起着重要作用。通过实验确定CCT图是一项非常耗时且昂贵的任务。因此,能够根据钢的化学成分及其奥氏体化温度来预测CCT图将是非常有吸引力的。在本文中,描述了使用人工神经网络预测CCT图中的转换起点和终点线。数据选自单一来源:钒钢,连续冷却转变图集。训练了三个具有不同数量隐藏节点(5-10-15)的神经网络。隐藏节点的数量不会显着影响预测的准确性。因此,选择了隐藏节点数最少的网络(5)来评估神经网络的性能。该神经网络能够很好地预测CCT图的总体趋势。预测每个转变的开始和结束温度的相对标准偏差取决于冷却速率。对于高和低的冷却速率,约为40℃,对于中间温度,铁素体开始形成时上升至90℃,其他扩散转变(珠光体和贝氏体)上升至75℃。预测CCT图的准确性主要受到用于训练神经网络的输入数据质量的限制。

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