[发明专利]一种钢锭中偏析的预测模拟方法

权利要求书

1.一种钢锭中偏析的预测模拟方法，其特征在于，采用三相模型，包括以下步骤：

(1)设计计算边界条件，初始化计算条件；

(2)循环开始，判断等轴晶、柱状晶生长条件，同时跟踪柱状晶尖端位置；

(3)分别求解等轴晶、等轴晶中固相、柱状晶的平均尺寸、平均面密度、凝固速率；

(4)耦合求解液相、等轴晶中固相和柱状晶相的质量、动量、能量、溶质的传输方程；

(5)更新粘度参数，判断收敛条件，如果不满足进入下一个循环，如果满足进入下一个时间步计算；

(6)采用钢锭模实际生产钢锭；

(7)将模拟结果与实际生产结果进行对照，验证模拟结果的可靠性，然后用于后续铸锭的预测。

2.根据权利要求1中所述的一种钢锭中偏析的预测模拟方法，其特征在于，

1)将等轴晶体、柱状晶分开各自为独立的流体动力学相；

2)步骤(2)中，控制各单元柱状晶前端等轴晶的沉积量及柱状晶得以沿热流反方向生长的温度梯度阀值，跟踪温度梯度来判断柱状晶的生长方向；

3)步骤(3)中，将等轴晶作为枝晶状结构处理。

3.根据权利要求1中所述的一种钢锭中偏析的预测模拟方法，其特征在于，

1)使用以下公式计算等轴晶的平均尺寸：

其中：f_env为等轴晶体积分数；n为等轴晶数量密度；

2)使用以下公式计算等轴晶的平均面密度：

其中：Φ_e为等轴晶球形度，根据合金体系确定；

3)使用以下公式计算等轴晶的凝固速率：

其中：v_tip-等轴晶生长速度；f_c-柱状晶体积分数；

a＝0.4567；b＝1.195；k-溶质再分配系数；m-相图中液相线斜率；г-吉布斯-汤姆逊系数。

4.根据权利要求1中所述的一种钢锭中偏析的预测模拟方法，其特征在于，

1)使用以下公式计算等轴晶中固相的平均尺寸：

其中：f_s为等轴晶固相体积分数；

2)使用以下公式计算等轴晶中固相的平均面密度：

其中：λ₂为二次枝晶间距；f_si＝f_s/f_env；

3)使用以下公式计算等轴晶中固相的凝固速率：

M_ls＝v_Rs·S_s·ρ_s·f_l

其中：ρ_s为等轴晶中固相密度。

5.根据权利要求1中所述的一种钢锭中偏析的预测模拟方法，其特征在于，

1)使用以下公式计算柱状晶的平均尺寸：

其中：λ₁为一次枝晶间距；f_c-柱状晶体积分数

2)使用以下公式计算柱状晶的平均面密度：

3)使用以下公式计算柱状晶的凝固速率：

M_lc＝ν_RC·S_C·ρ_C·f_l

其中：ρ_c为柱状晶密度。