[发明专利]一种连铸坯宏观偏析预测方法

说明书

本发明公开了一种连铸坯宏观偏析预测方法，其特征是：包括以下步骤：第一步、建立连铸凝固宏观偏析模型，得到未考虑夹杂物析出时连铸坯内的溶质浓度分布及温度分布情况；第二步、引入夹杂物析出计算模型；根据夹杂物析出热力学理论及溶质质量守恒定律，计算获取夹杂物在铸坯内的析出分布情况，以及夹杂物析出对溶质的消耗量等；第三步、根据夹杂物析出后的溶质浓度，重新计算修正连铸宏观偏析模型计算所得的溶质浓度分布，最终预测获取考虑夹杂物析出的连铸坯内溶质宏观偏析分布。本发明的连铸坯宏观偏析预测方法具有成本更低，效率更高，能够更加准确地预测连铸坯中溶质宏观偏析分布情况；采用该预测结果能够用于优化连铸工艺、提高连铸坯质量。

技术领域

本发明属于钢铁材料连铸凝固成型控制方法领域，具体涉及一种连铸坯宏观偏析预测方法。

背景技术

连铸坯是炼钢炉炼成的钢水经过连铸机铸造后得到的钢铁初期产品。

偏析就是液态合金(钢水)在铸型中凝固以后，铸件断面上各个部分及晶粒与晶界之间存在化学成分不均匀的现象；偏析是合金凝固的固有特征，也是钢液连铸过程连铸坯的重要质量缺陷之一；其对合金产品的寿命及使用性能影响较大。偏析有三种类型：即晶内偏析、宏观偏析和比重偏析。其中，宏观偏析(亦称为“区域偏析”)是指金属铸锭(铸件或连铸坯)中各宏观区域化学成分不均匀的现象。宏观偏析会造成铸锭(铸件或连铸坯)组织和性能的不均匀性。宏观偏析和材料本性、浇铸条件、冷却条件等许多因素有关，虽然无法绝对避免，但应当控制在一定范围之内，这样才能保证铸件质量。

目前，针对连铸工艺过程中出现的：钢液凝固溶质富集(由于溶质选分结晶和扩散不均匀而在铸坯局部区域形成溶质浓度升高的现象)与偏析现象，众多研究人员采用数值模拟和实验等手段，对连铸坯宏观偏析、微观偏析，以及其影响因素进行了一系列研究；并已发现轻压下、电磁搅拌、二冷冷却模式等工艺技术是改善连铸坯溶质宏观偏析的有效方法。

但是，上述关于连铸坯宏观偏析的研究仍存有不足之处：

上述研究中关于夹杂物析出对溶质宏观偏析的影响则一般是通过实验检测的办法进行，而实验检测研究夹杂物析出与溶质偏析的相互影响的成本一般较高，效率较低，并且不能完全详细的获取连铸过程中溶质及夹杂物在连铸坯整个宏观断面的分布情况。

基于此，申请人考虑设计一种成本更低，效率更高，能够准确预测连铸坯中夹杂物的析出情况，并获得考虑夹杂物析出的溶质偏析分布的连铸坯宏观偏析预测方法。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种成本更低，效率更高，能够预测连铸坯中夹杂物的析出情况，并获得考虑夹杂物析出的溶质偏析分布的连铸坯宏观偏析预测方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种连铸坯宏观偏析预测方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步、建立连铸凝固宏观偏析模型，得到未考虑夹杂物析出时连铸坯内的溶质浓度分布及温度分布情况；

第二步、基于第一步中的连铸坯内的溶质浓度分布及温度分布情况，引入夹杂物析出计算模型；根据夹杂物析出热力学理论及溶质质量守恒定律，计算获取夹杂物在铸坯内的析出分布情况，以及夹杂物析出对溶质的消耗量等；

第三步、基于第二步中的计算结果，根据夹杂物析出后的溶质浓度，重新计算修正第一步中连铸宏观偏析模型计算所得的溶质浓度分布，最终预测获取考虑夹杂物析出的连铸坯内溶质宏观偏析分布。

作为优选，上述“第二步、基于第一步中的连铸坯内的溶质浓度分布及温度分布情况，引入夹杂物析出计算模型；根据夹杂物析出热力学理论及溶质质量守恒定律，计算获取夹杂物在铸坯内的析出分布情况，以及夹杂物析出对溶质的消耗量等，从而最终预测获取考虑夹杂物析出的连铸坯内溶质宏观偏析分布”的步骤包括：

(1)对夹杂物析出与否进行判断