[發(fā)明專利]一種基于凝固過程數(shù)值模擬的連鑄坯質(zhì)量預(yù)測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010720831.1
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111950132A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張煥鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 麥特勒智能科技（張家港）有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;B22D11/16;G06F119/14;G06F119/08;G06F111/10
• 代理公司: 北京聯(lián)瑞聯(lián)豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11411
• 代理人: 周超

1.一種基于凝固過程數(shù)值模擬的連鑄坯質(zhì)量預(yù)測系統(tǒng)，包括連鑄坯質(zhì)量預(yù)測系統(tǒng)(1)，其特征在于：所述連鑄坯質(zhì)量預(yù)測系統(tǒng)(1)包括參數(shù)采集模塊(11)、模型建立模塊(12)、溫度場計(jì)算模塊(13)、應(yīng)力場、濃度場分布模塊(14)、定量預(yù)測模塊(15)和下線檢測模塊(16)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于凝固過程數(shù)值模擬的連鑄坯質(zhì)量預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于：所述參數(shù)采集模塊(11)的輸出端與模型建立模塊(12)的輸入端連接，所述模型建立模塊(12)的輸出端與溫度場計(jì)算模塊(13)的輸入端連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于凝固過程數(shù)值模擬的連鑄坯質(zhì)量預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于：所述溫度場計(jì)算模塊(13)的輸出端與應(yīng)力場、濃度場分布模塊(14)的輸入端連接，所述所述應(yīng)力場、濃度場分布模塊(14)的輸出端與定量預(yù)測模塊(15)的輸入端連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于凝固過程數(shù)值模擬的連鑄坯質(zhì)量預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于：所述定量預(yù)測模塊(15)的輸出端與下線檢測模塊(16)的輸入端連接。

5.一種基于凝固過程數(shù)值模擬的連鑄坯質(zhì)量預(yù)測方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

S1、首先建立連鑄機(jī)一冷、二冷溫度場計(jì)算模型，

計(jì)算鑄坯溫度分布的能量守恒控制方程為：

計(jì)算鑄坯濃度分布的控制方程為：

計(jì)算鑄坯應(yīng)力場的公式為：

S2、將實(shí)時(shí)的鋼種成分、過熱度、拉速、一冷二冷水量等物性參數(shù)代入方程中，通過牛頓－拉普森法迭代求解式，獲得鑄坯在整個(gè)凝固過程中的動態(tài)溫度場；

S3、然后根據(jù)動態(tài)的溫度場結(jié)果計(jì)算鑄坯坯殼的應(yīng)力場、鑄坯內(nèi)部的濃度場分布，當(dāng)應(yīng)力值超過坯殼的高溫抗拉強(qiáng)度，則在質(zhì)量預(yù)測模型中判斷該處鑄坯出現(xiàn)裂紋；

S4、當(dāng)鑄坯內(nèi)部碳濃度計(jì)算值超出中心偏析規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值，則在質(zhì)量預(yù)測模型中判斷該處鑄坯出現(xiàn)偏析。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于凝固過程數(shù)值模擬的連鑄坯質(zhì)量預(yù)測方法，其特征在于：所述S1式中：Vcast為拉坯速度，m/s；ρ為密度，kg/m3；ρ_s為固相密度，kg/m3；ρ₁為液相密度，kg/m3。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于凝固過程數(shù)值模擬的連鑄坯質(zhì)量預(yù)測發(fā)明，其特征在于：所述S1式中：c_p為定壓比熱，J/(kg·K)；T為溫度，K；keff為有效導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)；S₁為內(nèi)熱源，W/m3。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于凝固過程數(shù)值模擬的連鑄坯質(zhì)量預(yù)測方法，其特征在于：所述S1式中：C為濃度；D為溶質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)(m2s-1)；下標(biāo)l表示液相。