[发明专利]连铸异型坯在线热状态的跟踪方法有效

专利信息
申请号: 201811231595.6 申请日: 2018-10-22
公开(公告)号: CN109332627B 公开(公告)日: 2021-03-23
发明(设计)人: 刘伟涛;钱亮;白居冰;高仲;韩占光 申请(专利权)人: 中冶连铸技术工程有限责任公司
主分类号: B22D11/22 分类号: B22D11/22
代理公司: 北京鸿元知识产权代理有限公司 11327 代理人: 张超艳;李玉琦
地址: 430073 湖北省武汉市*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 异型 在线 状态 跟踪 方法
【权利要求书】:

1.一种连铸异型坯在线热状态的跟踪方法,其特征在于:包括以下步骤:

S01:划分切片,将连铸异型坯沿着拉坯方向划分二维切片;

S02:划分网格单元,用有限元方法把步骤S01划分的每个切片沿二维截面划分成网格单元;

S03:记录存储数据,以数据块形式记录存储步骤S02所划分的每个网格单元的过程数据及数据块的索引;

S04:转换温度计算,根据步骤S03记录存储的数据块索引读取温度与转换温度,插值计算各个网格单元的转换温度;

S05:热流率分析,用转换温度为变量,以下面的热流率模型,根据显示格式的间断伽略金有限元方法分析每个单元的热流率,将非线性传热方程转化为常系数离散方程:

式中:

qe表示单元中心的热流率;

φe表示网格单元中心的转换温度;

e]表示网格单元与邻接网格单元或者环境之间的转换温度差;

αe常量,是间断伽略金有限元方法离散方程式系数;

是二维区域上的任意一个有限剖分网格单元的边界;

S06:热焓分析,利用步骤S05的热流率分析结果,以下面的模型,按照显示格式的间断伽略金有限元方法分析每个网格单元的热焓,将非线性传热方程转化为常系数离散方程:

式中:

H(T)是网格单元的t+Δt的热焓;

H0(T)是网格单元的t时刻的热焓;

βe常量,是间断伽略金有限元方法离散方程式系数;

S07:温度分析,由步骤S06得到的每个单元热焓H(T),插值计算其对应的温度;

S08:铸坯运动仿真,仿真铸坯运动,每个扫描周期回到步骤S03进行数据存储处理。

2.根据权利要求1所述的连铸异型坯在线热状态的跟踪方法,其特征在于:在步骤S01中,将二次冷却区沿着拉坯方向划分成多个分区,二次冷却区同一分区内的异型坯切片为一组;在步骤S05中,利用计算机多线程技术,对每个组的切片的网格单元的热流率进行并行分析。

3.根据权利要求2所述的连铸异型坯在线热状态的跟踪方法,其特征在于:在步骤S01中,将所述二次冷却区沿着拉坯方向划分成5个或者6个分区;在步骤S05中,对应的并行计算的子计算域为5个或者6个。

4.根据权利要求1所述的连铸异型坯在线热状态的跟踪方法,其特征在于:在步骤S02中,切片沿二维截面划分的网格单元为三角形。

5.根据权利要求1所述的连铸异型坯在线热状态的跟踪方法,其特征在于:在步骤S08中的铸坯运动仿真,每经过一个扫描周期,进行铸坯沿拉坯方向移动步长跟踪,根据下式修正步长余量后确定移动切片数:

n=(Δl+Δlres)%δ

式中:

n为一个扫描周期内铸坯移动距离所包含的切片数;

Δl为铸坯移动距离;

%是整除的意思;

Δlres为前一次不能被整除的余量;

δ为拉坯方向上切片尺寸。

6.根据权利要求1-5之一所述的连铸异型坯在线热状态的跟踪方法,其特征在于:在步骤S03中,数据块采用数据指针记录存储的每个异型坯网格单元数据,存储网格单元数据及数据指针,根据邻接网格单元编号形成访问邻接网格单元的数据指针,每当连铸异型坯移动距离恰好等于一个切片的长度时,则修改数据指针所指向的数据存储地址。

7.根据权利要求6所述的连铸异型坯在线热状态的跟踪方法,其特征在于:步骤S04转换温度计算、步骤S05热流率分析、步骤S06热焓分析和步骤S07温度分析中,根据需要以数据指针定位获取每个切片的数据。

8.根据权利要求1所述的连铸异型坯在线热状态的跟踪方法,其特征在于,在步骤S04中,记录存储转换温度和温度换算中插值点所在温度区间的索引,根据索引值和铸坯冷却特点,在换算插值计算中,寻求最优的路径,快速找到插值计算的区间,完成转换计算,包括:

将温度与转换温度的关系曲线按照分段线性处理,假定温度T*对应的转换温度为φ*,属于曲线上的第i个区段,其中,Ti<T*≤Ti+1,φi<φ*≤φi+1,在插值计算中,为了计算T*对应的φ*,记录计算节点前一时刻温度T′*在关系曲线上对应的位置i′,先判断当前温度T*是否还处在第i′区段,Ti′<T*≤Ti′+1,如果满足条件,直接插值计算;若不满足条件,向温度降低的方向比较Ti′-1<T*≤Ti′,倘若不满足温度降低的条件,则向相反的方向查找。

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