[發(fā)明專利]一種測定方坯凝固終點(diǎn)的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011149365.2 | 申請日： | 2020-10-23 |
| 公開（公告）號： | CN112207246B | 公開（公告）日： | 2022-10-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 張炯明;馬海濤;尹延斌 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京科技大學(xué) |
| 主分類號： | B22D11/16 | 分類號： | B22D11/16;B22D2/00;G06F17/11;G01N25/04;G01N23/00 |
| 代理公司： | 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237 | 代理人： | 張仲波 |
| 地址： | 100083*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 測定 凝固 終點(diǎn) 方法 | ||
1.一種測定方坯凝固終點(diǎn)的方法，其特征在于，
步驟一：首先確定示蹤劑材料，選擇鉛液作為示蹤劑；
步驟二：根據(jù)灌注示蹤劑時(shí)間、鑄機(jī)參數(shù)、示蹤劑物性參數(shù)以及鋼的物性參數(shù)建立示蹤劑在鑄坯中的對流擴(kuò)散模型，計(jì)算示蹤劑下落至凝固終點(diǎn)所需要的時(shí)間t1；
步驟三：在澆鑄末期將示蹤劑熔化，并升溫至液態(tài)溫度，保持熔化狀態(tài)，防止凝結(jié)；利用自制示蹤劑灌注容器，將示蹤劑均勻連續(xù)的加入到結(jié)晶器中，拉速保持不變；示蹤劑灌注開始時(shí)，開始記錄時(shí)間并在特定位置做好標(biāo)記，鑄坯標(biāo)記位置到達(dá)火焰切割機(jī)位置時(shí)結(jié)束記錄時(shí)間，得到開始灌注示蹤劑到切割鑄坯時(shí)間為t2，計(jì)算出標(biāo)記位置距離彎月面的距離S；
步驟四：拉出尾坯后，在做標(biāo)記位置處對鑄坯每隔Amm進(jìn)行鋸切、編號試樣；對每塊試樣按照標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行機(jī)床加工，找到鑄坯中心面；
步驟五：對所加工試樣進(jìn)行X光掃描，根據(jù)X光掃描結(jié)果可得到示蹤劑在鑄坯中的分布，測量不同編號試樣的坯殼厚度，通過鑄坯凝固傳熱模型對鑄坯不同位置的坯殼厚度進(jìn)行多點(diǎn)校正計(jì)算得到鑄坯凝固終點(diǎn)；
其中，建立鉛液在鑄坯中的對流擴(kuò)散模型求解時(shí)間t1，模型描述如下：
①連續(xù)方程
式中，ρs-鋼液密度，kg/m3；u-速度，m/s；
②動量守恒方程
式中，ρs-鋼液密度，kg/m3；u-速度，m/s；t-時(shí)間，s；μeff-有效粘度，Pa·s；g-重力加速度，m/s2；p-壓力，Pa；Su-源項(xiàng)；
③動量守恒方程中的源項(xiàng)
式中，ρs為鋼液密度，kg/m3；g-重力加速度，m/s2；ρpb為鉛液的密度，kg/m3；βT-熱膨脹系數(shù)，1/K；T-溫度，℃；Tr-參考溫度，℃；βC-鉛溶質(zhì)膨脹系數(shù)；Cl-鉛在液相中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％；Cr-參考質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％；fl-液相分?jǐn)?shù)，％；ξ-很小的正數(shù)；Am-滲透系數(shù)，kg·m-3·s-1；u-速度，m/s；us-拉速，m/s；C-鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％；
④鑄坯傳熱方程
式中，ρs-鋼液密度，kg/m3；H-焓變,J/mol；u-速度，m/s；kT,eff-有效導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)；T-溫度，℃；L-凝固潛熱，J/kg；fs-固相分?jǐn)?shù)，％；us-拉速，m/s；
⑤溶質(zhì)擴(kuò)散方程
式中，ρpb-鉛液的密度，kg/m3；C-鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％；u-速度，m/s；fs-固相分?jǐn)?shù)，％；Ds-鉛在固相中擴(kuò)散系數(shù)，cm2/s；fl-液相分?jǐn)?shù)，％；Dl-鉛在液相中擴(kuò)散系數(shù)，cm2/s；μt-粘度，Pa·s；Sct-施密特?cái)?shù)；u-速度，m/s；us-拉速，m/s；Cs-鉛在固相中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％；Cl-鉛在液相中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％；根據(jù)以上對流擴(kuò)散模型，計(jì)算得到示蹤劑下落至凝固終點(diǎn)所需要的時(shí)間t1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述測定方坯凝固終點(diǎn)的方法，其特征在于，步驟三所述標(biāo)記位置距離彎月面的距離S是根據(jù)計(jì)算公式(6)得到：
式中：l-彎月面距火焰切割位置的距離，m；S-標(biāo)記位置距彎月面的距離，m；us-鑄坯的拉速，m/s；t1-灌鉛開始至鉛沉入凝固終點(diǎn)的時(shí)間，s；t2-灌鉛開始至留坯所用時(shí)間，s。
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