[發明專利]一種連鑄坯宏觀偏析預測方法

有效

• 申請號: 201710867053.7
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107657108B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 龍木軍;桂林濤;陳登福;陳華標;劉濤;黃云偉;俞晟
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/28;G06F30/17;G06Q10/04;G06F119/08
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 伍倫辰

本發明公開了一種連鑄坯宏觀偏析預測方法，其特征是：包括以下步驟：第一步、建立連鑄凝固宏觀偏析模型，得到未考慮夾雜物析出時連鑄坯內的溶質濃度分布及溫度分布情況；第二步、引入夾雜物析出計算模型；根據夾雜物析出熱力學理論及溶質質量守恒定律，計算獲取夾雜物在鑄坯內的析出分布情況，以及夾雜物析出對溶質的消耗量等；第三步、根據夾雜物析出后的溶質濃度，重新計算修正連鑄宏觀偏析模型計算所得的溶質濃度分布，最終預測獲取考慮夾雜物析出的連鑄坯內溶質宏觀偏析分布。本發明的連鑄坯宏觀偏析預測方法具有成本更低，效率更高，能夠更加準確地預測連鑄坯中溶質宏觀偏析分布情況；采用該預測結果能夠用于優化連鑄工藝、提高連鑄坯質量。

技術領域

本發明屬于鋼鐵材料連鑄凝固成型控制方法領域，具體涉及一種連鑄坯宏觀偏析預測方法。

背景技術

連鑄坯是煉鋼爐煉成的鋼水經過連鑄機鑄造后得到的鋼鐵初期產品。

偏析就是液態合金(鋼水)在鑄型中凝固以后，鑄件斷面上各個部分及晶粒與晶界之間存在化學成分不均勻的現象；偏析是合金凝固的固有特征，也是鋼液連鑄過程連鑄坯的重要質量缺陷之一；其對合金產品的壽命及使用性能影響較大。偏析有三種類型：即晶內偏析、宏觀偏析和比重偏析。其中，宏觀偏析(亦稱為“區域偏析”)是指金屬鑄錠(鑄件或連鑄坯)中各宏觀區域化學成分不均勻的現象。宏觀偏析會造成鑄錠(鑄件或連鑄坯)組織和性能的不均勻性。宏觀偏析和材料本性、澆鑄條件、冷卻條件等許多因素有關，雖然無法絕對避免，但應當控制在一定范圍之內，這樣才能保證鑄件質量。

目前，針對連鑄工藝過程中出現的：鋼液凝固溶質富集(由于溶質選分結晶和擴散不均勻而在鑄坯局部區域形成溶質濃度升高的現象)與偏析現象，眾多研究人員采用數值模擬和實驗等手段，對連鑄坯宏觀偏析、微觀偏析，以及其影響因素進行了一系列研究；并已發現輕壓下、電磁攪拌、二冷冷卻模式等工藝技術是改善連鑄坯溶質宏觀偏析的有效方法。

但是，上述關于連鑄坯宏觀偏析的研究仍存有不足之處：

上述研究中關于夾雜物析出對溶質宏觀偏析的影響則一般是通過實驗檢測的辦法進行，而實驗檢測研究夾雜物析出與溶質偏析的相互影響的成本一般較高，效率較低，并且不能完全詳細的獲取連鑄過程中溶質及夾雜物在連鑄坯整個宏觀斷面的分布情況。

基于此，申請人考慮設計一種成本更低，效率更高，能夠準確預測連鑄坯中夾雜物的析出情況，并獲得考慮夾雜物析出的溶質偏析分布的連鑄坯宏觀偏析預測方法。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：怎樣提供一種成本更低，效率更高，能夠預測連鑄坯中夾雜物的析出情況，并獲得考慮夾雜物析出的溶質偏析分布的連鑄坯宏觀偏析預測方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種連鑄坯宏觀偏析預測方法，其特征在于：包括以下步驟：

第一步、建立連鑄凝固宏觀偏析模型，得到未考慮夾雜物析出時連鑄坯內的溶質濃度分布及溫度分布情況；

第二步、基于第一步中的連鑄坯內的溶質濃度分布及溫度分布情況，引入夾雜物析出計算模型；根據夾雜物析出熱力學理論及溶質質量守恒定律，計算獲取夾雜物在鑄坯內的析出分布情況，以及夾雜物析出對溶質的消耗量等；

第三步、基于第二步中的計算結果，根據夾雜物析出后的溶質濃度，重新計算修正第一步中連鑄宏觀偏析模型計算所得的溶質濃度分布，最終預測獲取考慮夾雜物析出的連鑄坯內溶質宏觀偏析分布。

作為優選，上述“第二步、基于第一步中的連鑄坯內的溶質濃度分布及溫度分布情況，引入夾雜物析出計算模型；根據夾雜物析出熱力學理論及溶質質量守恒定律，計算獲取夾雜物在鑄坯內的析出分布情況，以及夾雜物析出對溶質的消耗量等，從而最終預測獲取考慮夾雜物析出的連鑄坯內溶質宏觀偏析分布”的步驟包括：

(1)對夾雜物析出與否進行判斷