[發明專利]連鑄坯凝固組織生長過程的物理模擬方法及其裝置

無效

• 申請號: 200710042685.6
• 申請日: 2007-06-26
• 公開（公告）號: CN101075287A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 李仁興;高玉來;梁建平;杜衛東;龔永勇;蔣明偉;翟啟杰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G06G7/48
• 分類號: G06G7/48
• 代理公司: 上海上大專利事務所
• 代理人: 顧勇華

1.一種模擬連鑄過程凝固組織生長過程的方法，其特征在于該方法通過設計以下三 個函數控制程序來進行模擬連鑄過程凝固組織生長過程，具體如下：

a.設計單元中心溫度的函數加熱控制程序模擬鑄坯的單元中心溫度；

b.設計冷卻強度的函數控制程序模擬冷卻系統的冷卻強度；

c.根據連鑄過程中坯殼生長規律設定鑄坯坯殼凝固生長速率可控的函數控制程 序模擬牽引桿或拉桿移動速度或拉伸速率；

主要通過上述三個函數控制程序的配合運作來研究模擬連鑄過程凝固組織生長過 程；實現模擬連鑄過程凝固組織生長過程的裝置主要由加熱系統、傳動系統、運動控 制系統、冷卻系統和溫度測控系統組成，其中：

(1)加熱系統主要是由設有保溫層爐壁的爐體中央腔體內的發熱加熱體及其頂 端與之相連的加熱電極組成，加熱電極通過導線與電源連接；通過溫度自動控制 裝置進行自動調節和控制爐溫；爐體中央腔體中心位置設有一盛放鑄坯試樣的管 形坩堝，其上部插有熱電偶，并與工控機相連接，以測試和控制鑄坯試樣的溫度；

(2)傳動系統主要是由拉伸電機、自旋電機、導桿、傳動連接裝置組成，該傳 動系統對位于爐體底部與鑄坯試樣下端相連的拉桿進行移動或轉動運動的運作 和控制；運動控制系統由工控機、定向凝固拉伸運動控制系統軟件、控制電路柜 組成，運動控制系統控制上述拉桿的拉速遵循一定的函數曲線，伺服電機能通過 離散的數據點擬合設定的函數曲線；拉速-時間關系曲線在工控機上動態可續， 拉速隨時間變化的曲線輸出數字文本并進行重新繪制，用來判斷實際拉速與設定 拉速的擬合程度；拉桿按照設定的函數曲線進行旋轉，包括勻速轉動、正轉反轉 間歇運動、加速轉動和減速轉動，且加速度可調；運動的速度由與拉伸電機和自 旋電機各自相連的工控機來調節和控制；

(3)冷卻系統是由位于爐體底部的、包圍于鑄坯試樣周圍的液體循環冷卻組件 或水冷循環冷卻器構成；冷卻液體的流速通過工控機調節控制；

(4)溫度測控系統包括有位于爐體上部的、裝有熱電偶的、鑄坯試樣的測控溫 組件以及位于爐體側壁部的、插有熱電偶的爐氣測控溫組件；試樣的測控溫組件 和爐氣測控溫組件分別與工控機相連。

2.如權利要求1所述的一種模擬連鑄過程凝固組織生長過程的方法的方法，其特征 在于實現權利要求1所述方法的裝置的主要參數如下：加熱溫度范圍為室溫～ 2000℃；拉伸速率為0.0001～20mm/S范圍內連續可控；冷卻速率為0～10℃/S范 圍內連續可控；拉桿或牽引桿運動速率為在-500～500r/min范圍內連續函數可調； 拉伸鑄坯試樣可在徑向尺寸0.5～50mm范圍內設計為任何形狀。