[发明专利]一种基于热物性参数分布计算的连铸坯热跟踪计算方法

权利要求书

1.一种基于热物性参数分布计算的连铸坯热跟踪计算方法，其特征在于，包括获取离线数据和建立铸坯宽向1/2位置在线热跟踪计算模型；

获取离线数据包括以下内容：

离线计算钢的热物性参数：采用微观凝固模型计算不同元素偏析程度条件下钢的相分率，基于所述相分率计算钢的热物性参数，所述热物性参数包括导热系数、密度和比热容，并将所述热物性参数存储在数据库中；

离线获取铸坯宽向1/2位置处的凝固坯壳生长规律：利用宏观偏析检测获取铸坯宽向1/2位置处沿厚度方向上的铸坯偏析分布规律，形成钢中元素在铸坯宽向1/2位置处“铸坯厚度位置-元素偏析程度”的凝固坯壳生长规律并存储在数据库中；

离线获取铸坯宽向不同位置处凝固坯壳生长规律关系：根据二维宏观凝固传热与微观溶质偏析全耦合计算模型获取铸坯宽向1/8位置、1/4位置与宽向1/2位置铸坯凝固坯壳生长规律关系并存储在数据库中；

建立铸坯宽向1/2位置在线热跟踪计算模型，包括以下步骤：

获取并读入铸坯初始浇铸条件与浇铸过程信息：包括铸坯尺寸、钢成分、拉速、过热度、结晶器长度及冷却量、结晶器进出口水温差、二冷区划分及各区实时水量；

生成跟踪单元：在一个周期内，在结晶器弯月面位置生成一个新跟踪单元，该跟踪单元的凝固传热计算区间为铸坯宽向1/2位置上沿厚度方向的凝固传热，并对所述跟踪单元进行温度和位置的初始化；

选取热物性参数：在一个跟踪单元内，调用所述铸坯初始浇铸条件与浇铸过程信息确定铸坯厚度位置，在数据库中选择该厚度位置对应的元素偏析程度，并根据所述元素偏析程度调用数据库中该位置对应的热物性参数；

跟踪单元求解计算：在一个周期内，调用所述热物性参数，从结晶器液面开始对铸坯宽向1/2位置的整个连铸流长中的所有跟踪单元完成一次温度场计算；

非均匀凝固前沿计算：通过已获取的所述铸坯宽向1/2位置处的凝固坯壳生长规律和所述铸坯宽向1/8位置、1/4位置与宽向1/2位置铸坯凝固坯壳生长规律关系，获取铸坯宽向1/4与1/8位置的凝固坯壳生长规律；

判断跟踪单元位置：根据跟踪单元生成时记录的浇铸总长减去当前时刻的浇铸总长计算得到跟踪单元在本周期内到达的位置，并将位置保存到所述跟踪单元的属性中，根据所述跟踪单元所在位置选取边界条件，同时判断最后一个跟踪单元位置，如果最后一个跟踪单元的位置超过铸机长度，即认为其移出空冷区，将这个跟踪单元的所有属性消除，删除跟踪单元，否则继续下一周期计算。

2.根据权利要求1所述的基于热物性参数分布计算的连铸坯热跟踪计算方法，其特征在于，所述宏观偏析检测采用原位分析或钻屑取样分析法。

3.根据权利要求1所述的基于热物性参数分布计算的连铸坯热跟踪计算方法，其特征在于，建立一维在线热跟踪计算模型进行所述温度场计算，对于每一个所述跟踪单元进行凝固传热计算，其控制方程为：

式中，L为凝固潜热系数，取值为2.72×10⁵J/kg，ρ为钢的密度；c为钢的比热容；k为钢的导热系数；T为钢的节点温度；f_s为钢的固相分率。