[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

一種連鑄壓下過程連鑄坯高溫兩相區本構模型及其建立方法，屬于連鑄技術領域。該連鑄壓下過程連鑄坯高溫兩相區本構模型，如下：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。該模型能夠準確預測連鑄壓下過程連鑄坯兩相區壓下的流變應力，從而制定準確有效的壓下工藝，抑制溶質元素富集的鋼液向中心匯聚，對連鑄坯偏析行為的改善具有顯著的促進效果。

技術領域

本發明屬于連鑄技術領域，具體涉及一種連鑄壓下過程連鑄坯高溫兩相區本構模型及其建立方法。

背景技術

連鑄坯在凝固過程中碳、錳等溶質元素易在鑄坯中心匯聚，最終形成嚴重的中心宏觀偏析缺陷。因此在連鑄過程中實行壓下工藝，抑制溶質元素富集的鋼液向中心匯聚，對連鑄坯偏析行為的改善具有顯著的促進效果。實際連鑄生產過程中，往往采用有限元模擬來預測連鑄過程中連鑄坯的偏析特征，并通過模擬與現場試驗結果制定相應的連鑄工藝。而連鑄坯兩相區流變應力的精準預測是制定準確有效的壓下工藝的重要基礎，其兩相區本構關系的精確度直接影響到有限元模擬的準確性。

本構關系的研究大多數都是以大量實驗數據為基礎，在材料加工領域，前人對本構模型的研究已投入大量的工作，但是至今仍未建立一個適用于所有材料、滿足于所有加工條件、包含明確物理意義通用的本構模型，對于不同材料、不同的加工條件，其適用的本構模型各種各樣，但是仍然有一些模型適用加工條件范圍廣、應用于有限元模型時編程簡單易收斂。目前，針對固相區的本構模型研究較為成熟，已建立大量適用于多種變形條件和不同材料不同形式的本構模型。而兩相區的本構模型大多都是針對低熔點的鋁鎂合金，由于其熔點低、固液兩相區跨度大，便于開展實驗，其本構關系易于建立。對于熔點較高，兩相區跨度較窄，比如鋼鐵合金，兩相區連鑄坯壓下熱變形行為下流變應力預測難以預測。針對以上難題，本發明提出一種連鑄壓下過程連鑄坯高溫兩相區本構模型及其建立方法。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種連鑄壓下過程連鑄坯高溫兩相區本構模型及其建立方法，該方法尤其適用于熔點高、固液兩相區跨度窄的合金，比如鋼鐵合金，該模型能夠準確預測連鑄壓下過程連鑄坯兩相區壓下的流變應力，從而制定準確有效的壓下工藝，抑制溶質元素富集的鋼液向中心匯聚，同時采用本方法建立的兩相區模型，同時，采用本方法建立的兩相區模型，實現了鑄坯中心偏析的有效控制。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種連鑄壓下過程連鑄坯高溫兩相區本構模型，如下：

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。

一種連鑄壓下過程連鑄坯高溫兩相區本構模型的建立方法，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；