[發明專利]一種Ti微合金鋼連鑄坯TiN析出物尺寸的預測方法

在審

• 申請號: 202310032747.4
• 申請日: 2023-01-10
• 公開（公告）號: CN116011229A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 王衛領;商庭瑞;朱苗勇;羅森
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F119/08
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

1.一種Ti微合金鋼連鑄坯TiN析出物尺寸的預測方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：針對小方坯連鑄凝固傳熱問題，構建1/4小方坯的凝固傳熱模型；

步驟2：基于Ueshima模型理論，構建鋼凝固過程中溶質微觀偏析模型，計算溶質元素的微觀偏析比；

步驟3：針對Ti微合金鋼凝固過程中TiN夾雜物析出的問題，在溶質微觀偏析模型的基礎上耦合TiN析出和生長模型；

步驟4：利用小方坯連鑄凝固傳熱模型、溶質微觀偏析模型和TiN析出和生長模型確定連鑄凝固條件下Ti微合金鋼中的溶質微觀偏析和TiN析出行為。

2.根據權利要求1所述的一種Ti微合金鋼連鑄坯TiN析出物尺寸的預測方法，其特征在于：所述步驟1的具體方法為：

步驟1.1：建立小方坯1/4截面的二維切片模型；

所述二維切片模型的凝固傳熱控制方程如下公式所示：

式中，ρ為鋼液的密度；T為鋼液的溫度；c為鋼液的比熱容；k_eff為鋼液的導熱系數；t為時間；L為鋼液的凝固潛熱；f_s為鋼液的固相率；x和y為笛卡爾坐標系的坐標軸；

步驟1.2：設置1/4小方坯凝固傳熱模型的初始條件和邊界條件；

1/4小方坯凝固的初始時刻，二維切片的溫度為澆鑄溫度T_c；結晶器與二冷區的邊界條件根據其水冷條件確定，空冷區邊界條件則由Stefan-Boltzmann定律確定。

3.根據權利要求2所述的一種Ti微合金鋼連鑄坯TiN析出物尺寸的預測方法，其特征在于：步驟1.2所述1/4小方坯凝固傳熱數學模型的初始條件如下公式所示：

T(x≥0,y≥0,t＝0)＝T_c?(2)

其中，t＝0代表1/4小方坯凝固傳熱計算的初始時刻；

結晶器、二冷區、空冷區邊界條件如下公式所示：

h_w＝1.57W^0.55(1-0.0075T_w)/α?(4)

h_e＝[(T_sur+T_K)²+(T_amb+T_K)²](T_sur+T_amb+2T_K)?(5)

式中，T_c為澆鑄溫度；q_mold為結晶器熱流密度；A和B均為系數，取決于結晶器冷卻水流量及進出口溫差；h_w為冷卻水對流換熱系數；W為冷卻水的水流密度；T_w為冷卻水溫度；α為與夾輥冷卻有關的系數；h_e為小方坯表面輻射的等效對流換熱系數；T_sur為方坯表面溫度；T_amb為環境溫度；T_K為絕對溫度0K對應的攝氏溫度。