[发明专利]一种钢锭中偏析的预测模拟方法

说明书

本发明公开了一种钢锭中偏析的预测模拟方法，包括以下步骤：(1)设置计算边界条件，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、凝固时液固传输量；(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。

技术领域

本发明涉及一种关于偏析的预测模拟方法，具体涉及一种钢锭中偏析的预测模拟方法，属于黑色金属材料制备领域。

背景技术

铸锭凝固过程中的成分不均匀现象是普遍存在的，这种现象叫做宏观偏析；在凝固过程中铸锭液相流动、等轴晶沉积是宏观偏析出现的主要原因；目前国内用于铸锭偏析预测的模拟方法中，存在以下主要问题：很少同时考虑液相、等轴晶、柱状晶的相互作用；几乎没有考虑柱状晶向完全等轴晶转变的凝固现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢锭中的偏析预测方法；解决实际生产中凝固后成分难以预测问题；模拟结果为实际生产提供有效的参考价值。本发明的技术方案如下：

一种钢锭中偏析的预测模拟方法，包括如下步骤：

(1)设置计算边界条件，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、凝固时液固传输量；

(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；

本发明的有益效果：

1.本发明采用三相模型，通过耦合求解凝固过程中质量、溶质、焓及动量方程，预测铸锭凝固过程中的偏析分布；

2.本发明使用温度梯度跟踪法确定柱状晶生长方向和生长区域，解决了柱状晶向等轴晶转变的预测难题；

3.本发明适用于预测各种材料、吨位铸锭的宏观成分分布，对铸锭浇铸工艺优化具有参考作用，市场潜力巨大。

以下将结合附图对本发明的构思、具体实例及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明。提供这些说明的目的仅在于帮助解释本发明，不应当用来限制本发明的权利要求的范围。

附图说明

图1是本发明钢锭单元的三相示意图；图中，1柱状晶；2等轴晶；3液相；

图2是本发明一个较佳实施例的3.3吨钢模铸锭结构示意图；图中，4钢模；5铸锭；6保温绝热板；7发热剂和保温覆盖剂；

图3是本发明一个较佳实施例的钢锭500s液相分布图；

图4是本发明一个较佳实施例的钢锭1000s液相分布图；

图5是本发明一个较佳实施例的钢锭2000s液相分布图；

图6是本发明一个较佳实施例的钢锭4000s液相分布图；

图7是本发明一个较佳实施例的钢锭的最终偏析值分布图；