[发明专利]一种板坯连铸内部裂纹在线预测及定位的方法

权利要求书

1.一种板坯连铸内部裂纹在线预测及定位的方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：将铸坯从结晶器弯月面到监控区出口划分为若干个切片单元，通过有限厚度切片单元方法对计算域空间进行离散，基于多线程技术对所有的切片单元进行二维凝固传热导热微分方程求解，实时在线模拟仿真监控连铸坯的三维温度场；

S2：根据当前实时的铸坯三维温度场信息、铸机设备参数信息、生产工艺参数信息、浇铸钢种参数信息，基于多线程技术对各切片单元进行鼓肚应变计算，通过线性插值方法对每个夹辊处的铸坯进行鼓肚应变、弯曲/矫直应变、不对中应变计算，其线性叠加总和即为铸坯在每个夹辊处的总应变；

步骤S1-S2中，每个切片单元的凝固传热导热微分方程包括铸坯厚度方向节点的传热和铸坯宽度方向节点的传热，每个切片单元的冷却边界条件不仅需要考虑拉速方向上的冷却差异，而且需要考虑铸坯横向上的冷却差异，每个切片单元横向方向上鼓肚应变的计算数目与温度场模拟仿真网格大小相关，每个切片单元在横向上的节点的鼓肚应变计算式如下：

P_i＝ρ·g·h_i (8)

式中，中为板坯连铸机中切片单元i在横向上的节点j的鼓肚应变，单位mm；为切片单元i在横向上的节点j的凝固坯壳厚度，单位mm；L_i为切片单元i所处位置相邻的两个辊子的辊间距，单位mm；P_i为切片单元i所处连铸机位置处的钢水静压力，单位N/cm²；X_i为切片单元i所处位置距前夹辊的间距，取值范围为0～L_i，单位mm；E_t为修正后的等价弹性模量，单位N/cm²；t为铸坯经过距离为L_i的辊间距所用的时间，单位min，t＝L_i/V_c，V_c为铸坯的拉速，单位mm/min；ρ为钢液密度，单位kg/cm³；g为重力加速度，取值9.8N/kg；h_i为切片i至弯月面的垂直距离，单位cm；T_Sol为铸坯的凝固温度，单位℃；T_Surf为铸坯的表面温度，单位℃；

S3：根据浇铸钢种设定铸坯的临界应变，将其与监控区内每个切片单元的鼓肚应变和铸坯在每个夹辊处的总应变对比，当其值超过了临界应变值时，铸坯即发生内部裂纹，并且定位发生内部裂纹的具体位置。

2.根据权利要求1所述的板坯连铸内部裂纹在线预测及定位的方法，其特征在于：步骤S1中，所述通过有限厚度切片单元方法对计算域空间进行离散包括：拉坯方向上每两个相邻切片单元的间距取为恒定值，每个切片单元从弯月面处产生，在监控区出口位置处消失，其在连铸机中的总停留时间定义为生命周期，在稳态工况条件下，各切片单元的生命周期完全相同，而在非稳态工况条件下会有所差异，具体取决于浇铸时间范围内拉坯速度等参数的变化；从初始生成时刻开始，每个切片单元在整个监控区域范围内的冷却过程将被完整地跟踪，其经历的传热边界条件由切片单元距弯月面的距离来确定；在每一个跟踪周期内，实时读取当前浇铸钢种的浇铸温度，并将其赋予弯月面位置处新生成的切片单元上，另外还实时读取当前的浇铸速度、各面结晶器冷却水流量、各面结晶器冷却水进出口温差、各二冷区控制回路冷却水量及二冷水温度，其中，拉坯速度会影响到全部切片单元上，其它浇铸信息则会影响到在具体冷却区域对应的切片单元上。