[發明專利]一種基于凝固過程數值模擬的連鑄坯質量預測系統

在審

• 申請號: 202010720831.1
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111950132A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 張煥鑫
• 申請（專利權）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: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 周超

本發明公開了一種基于凝固過程數值模擬的連鑄坯質量預測系統，包括連鑄坯質量預測系統，連鑄坯質量預測系統包括參數采集模塊、模型建立模塊、溫度場計算模塊、應力場、濃度場分布模塊、定量預測模塊和下線檢測模塊,參數采集模塊的輸出端與模型建立模塊的輸入端連接，本發明涉及冶金連鑄坯質量預測技術領域。該基于凝固過程數值模擬的連鑄坯質量預測系統，根據實時的生產工藝參數通過傳熱傳質和力學模型進行溫度場、濃度場、應力場的數值模擬計算，然后基于計算的結果定量地給出鑄坯質量的預測結果，避免傳統質量預測的各項初始加權系數不夠準確、參數更改后需要重新設定的問題，提高了連鑄坯質量預測的效率，準確性較好。

技術領域

本發明涉及冶金連鑄坯質量預測技術領域，具體為一種基于凝固過程數值模擬的連鑄坯質量預測系統。

背景技術

在現代連鑄坯生產過程中，鋼水通過鋼包流入中間罐，從中間罐注入結晶器，經過一次冷卻、二次冷卻最終凝固成連鑄坯；在整個凝固過程中，鋼水溫度、保護澆鑄狀態、結晶器振動參數、保護渣類型、一冷二冷水量、扇形段輥縫等一系列工藝參數對最終的鑄坯質量都產生重要的影響，因此急需一種將各項工藝參數與鑄坯質量聯系起來的鑄坯質量預測系統；

目前部分鋼鐵企業正在使用的鑄坯質量預測系統，是通過統計規律，給與各項工藝參數一個閾值和加權系數；在連鑄生產過程中，將連鑄坯劃分為很多層薄片進行分析，在某個薄片鑄坯凝固的過程中，如果某項連鑄工藝參數超出閾值范圍，則在鑄坯質量預測系統中按加權系數增加一項，最終通過各項相加，得出鑄坯的質量預測值，當預測值大于一定界限值時，對鑄坯給出下線檢測或降等處理、判廢等處理建議；

目前的連鑄坯質量預測系統，是基于生產統計數據，質量預測的各項初始加權系數不夠準確，沒有物理意義，需要經過長期大量的樣本學習才能起到真正的預測作用；當更換鑄坯斷面、鑄機參數后，各項加權系數需要重新設定和學習，效率低，準確性差，為此，本發明提出了一種基于凝固過程數值模擬的連鑄坯質量預測系統。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于凝固過程數值模擬的連鑄坯質量預測系統，解決了目前的連鑄坯質量預測系統，質量預測各項初始加權系數不夠準確，更換鑄坯斷面、鑄機參數后，需要重新設定和學習的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種基于凝固過程數值模擬的連鑄坯質量預測系統，包括連鑄坯質量預測系統，所述連鑄坯質量預測系統包括參數采集模塊、模型建立模塊、溫度場計算模塊、應力場、濃度場分布模塊、定量預測模塊和下線檢測模塊。

優選的，所述參數采集模塊的輸出端與模型建立模塊的輸入端連接，所述模型建立模塊的輸出端與溫度場計算模塊的輸入端連接。

優選的，所述溫度場計算模塊的輸出端與應力場、濃度場分布模塊的輸入端連接，所述所述應力場、濃度場分布模塊的輸出端與定量預測模塊的輸入端連接。

優選的，所述定量預測模塊的輸出端與下線檢測模塊的輸入端連接。

優選的，所述基于凝固過程數值模擬的連鑄坯質量預測方法，具體包括以下步驟：

S1、首先建立連鑄機一冷、二冷溫度場計算模型，

計算鑄坯溫度分布的能量守恒控制方程為：

計算鑄坯濃度分布的控制方程為：

計算鑄坯應力場的公式為：

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