[發明專利]連鑄壓下過程連鑄坯高溫兩相區本構模型及其建立方法

在審

• 申請號: 202011373310.X
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112613241A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 祭程;陳天賜;周倩;朱苗勇;吳國榮;張敏
• 申請（專利權）人: 東北大學;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;B22D11/16;G06F119/14;G06F119/08;G06F113/08
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

1.一種連鑄壓下過程連鑄坯高溫兩相區本構模型，其特征如下，該連鑄壓下過程連鑄坯高溫兩相區本構模型為：

上式中，(1-βf_L)^K是液相調節因子，β是幾何參數；f_L是液相率，K是與液相相關的材料常數；A是結構因子；α是應力參數水平；σ是應力，Mpa；n是材料應力指數；是應變速率，s^-1；Q是變形激活能，J·mol^-1；R是理想氣體常數，取值為8.314J·mol^-1·K^-1；T為絕對溫度，K。

2.權利要求1所述的連鑄壓下過程連鑄坯高溫兩相區本構模型的建立方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：建立真應力-應變曲線

確定不同熱壓縮變形條件下的真應力-應變曲線，具體為：

(1)根據熱壓縮變形條件中的不同壓縮溫度和不同應變速率，選取數個連鑄坯試樣，先將所有連鑄坯試樣以5～10℃/s的速率升溫到1300～1350℃，保溫5～20s，得到快速升溫后的連鑄坯試樣；

在1425℃～1450℃范圍內選取至少4個溫度作為壓縮溫度，并且每個溫度之間的溫度差為3～10℃；

將快速升溫后的連鑄坯試樣根據選取的壓縮溫度至少分為4組，每組以0.25～1℃/s升溫至該組對應的壓縮溫度保溫2～5s；

然后，在0.1～5s^-1至少選取3個應變速率，將每組中至少3個試樣在不同的應變速率下進行壓縮變形至直接達到0.04～0.2應變，得到在不同熱壓縮變形條件下的真應力-應變曲線；

步驟2：確定連鑄坯溫度和液相率關系

(1)選取連鑄坯試樣進行檢測，得到熱流曲線，并確定連鑄坯的固液兩相線溫度區間；

(2)根據熱流曲線，在連鑄坯的固液兩相線溫度區間，確定連鑄坯的溫度和液相率關系；

步驟3：建立本構模型

(1)建立引入液相調節因子的兩相區本構基本模型，其兩相區本構基本模型的基本形式如下：

式中，(1-βf_L)^K是液相調節因子；β是幾何參數；f_L是液相率；K是與液相相關的材料常數；A是結構因子；α是應力參數水平；σ是應力，Mpa；n是材料應力指數；是應變速率，s^-1；Q是變形激活能，J·mol^-1；R是理想氣體常數，取值為8.314J·mol^-1·K^-1；T為絕對溫度，K；

根據不同熱壓縮變形條件下的真應力-應變曲線，采用最小二乘法線性回歸計算出應力參數水平α、材料應力指數n、變形激活能Q、與液相相關的材料常數K、結構因子A參數的值；

根據連鑄坯的溫度和液相率關系，確定液相率f_L和幾何參數β；

(2)根據不同熱壓縮變形條件下的真應力-應變曲線中對應的不同應變速率下的應力值，與(1)中所建立的兩相區本構基本模型中對應不同應變速率計算的應力值進行對比，對兩相區本構基本模型進行修正，得到修正后的兩相區本構模型為：

3.根據權利要求2所述的連鑄壓下過程連鑄坯高溫兩相區本構模型的建立方法，其特征在于，在步驟1的(1)中，所述的連鑄坯試樣的取樣位置為沿厚度方向距鑄坯表面1/4處。

4.根據權利要求2所述的連鑄壓下過程連鑄坯高溫兩相區本構模型的建立方法，其特征在于，在步驟2的(2)中，連鑄坯的溫度和液相率關系的確定方法為：針對在連鑄坯的固液兩相線溫度區間熱流曲線，通過對溫度進行積分求解出曲線的面積，每段溫度所對應面積值即這段溫度所對應的最高溫度的液相率，以此求出連鑄坯的溫度和液相率關系。

5.根據權利要求2所述的連鑄壓下過程連鑄坯高溫兩相區本構模型的建立方法，其特征在于，根據連鑄壓下過程連鑄坯高溫兩相區本構模型的精度要求，當精度要求為80％以上時，根據連鑄坯的溫度和液相率關系曲線，確定幾何參數β的取值范圍：當液相率≤50％，幾何參數β＝0.6～2；當液相率50％，幾何參數β＞2。