[发明专利]一种确定高钛钢的结晶器冷却液通量的方法

权利要求书

1.一种确定高钛钢的结晶器冷却液通量的方法，其特征在于，包括：

步骤S10：测定高钛钢浇铸温度范围和高钛钢在结晶器内的表面冷却速率；

步骤S20：将高钛钢浇铸温度范围内的最小值、拉坯速度、热流密度代入预设的铸坯模型中获得坯壳厚度和高钛钢在结晶器内的表面平均冷却速率；

步骤S30：比较步骤S10中获得的表面冷却速率和步骤S20中获得的表面平均冷却速率；

步骤S40：若步骤S10中获得的表面冷却速率小于步骤S20中获得的表面平均冷却速率，则比较步骤S20获得的坯壳厚度与预设坯壳厚度；

步骤S50：若步骤S20获得的坯壳厚度大于预设坯壳厚度，则提取步骤S20获得的坯壳厚度对应的热流密度；

步骤S60：通过步骤S50确定的热流密度计算结晶器冷却液通量；

其中，所述步骤S10包括：

步骤S11：将高钛钢试样升温至充分熔化后保温，将高钛钢试样冷却、淬火；将淬火后的高钛钢试样进行分析，找到不存在粒径微米级的TiN析出物的高钛钢试样对应的淬火温度区间为所述高钛钢浇铸温度范围；

步骤S12：将高钛钢试样加热至完全熔化，分别在0.4～7.5℃/s区间内选取不同冷却速率将高钛钢试样冷却至1200℃以下，找到TiC长轴平均长度小于10微米的试样对应的冷却速率，选定此冷却速率为高钛钢在结晶器内的表面冷却速率。

2.根据权利要求1所述的确定高钛钢的结晶器冷却液通量的方法，其特征在于，建立预设的铸坯模型的步骤为：

通过高钛钢连铸机所生产的铸坯的二维切片的尺寸确立铸坯的几何模型，并对几何模型进行网格划分；铸坯的二维切片的切割方式为垂直于拉坯方向进行切割；

根据连铸的高钛钢的液相线、固相线、密度、导热系数和比热作为材料参数，建立所述铸坯模型。

3.根据权利要求1所述的确定高钛钢的结晶器冷却液通量的方法，其特征在于，所述步骤S20中，拉坯速度的选值范围为0.5～1.2m/min；热流密度的选值范围为100～1000kJ/(m²/s)。

4.根据权利要求3所述的确定高钛钢的结晶器冷却液通量的方法，其特征在于，在步骤S30的比较步骤中：若步骤S10中获得的表面冷却速率大于步骤S20中获得的表面平均冷却速率，则返回步骤S20且增大代入预设的铸坯模型中的拉坯速度和/或热流密度后，继续步骤S20至步骤S30。

5.根据权利要求3所述的确定高钛钢的结晶器冷却液通量的方法，其特征在于，在步骤S40的比较步骤中：若步骤S20获得的坯壳厚度小于预设坯壳厚度，则返回步骤S20且减小代入预设的铸坯模型中拉坯速度和/或热流密度后，继续步骤S20至步骤S30。

6.根据权利要求4所述的确定高钛钢的结晶器冷却液通量的方法，其特征在于，预设坯壳厚度为13mm。

7.根据权利要求1所述的确定高钛钢的结晶器冷却液通量的方法，其特征在于，所述步骤S60包括：

通过以下公式进行结晶器冷却液通量的计算：

上式中，m表示单位时间内结晶器流经的冷却液质量，kg/s；

表示热流密度，kJ/(m²·s)；

C_w表示冷却液的比热；

T₁表示冷却液初始温度，℃；

T₂表示冷却液终末温度，℃；

表示热流密度在结晶器有效面积上的积分。

8.根据权利要求1所述的确定高钛钢的结晶器冷却液通量的方法，其特征在于，在步骤S11中：将所需要进行生产的高钛钢试样分为若干组，升温至1640℃以上，待高钛钢试样充分熔化后，保温10～30min，以5～20℃/min的冷却速度将高钛钢试样分别冷却至1550～1640℃后进行淬火。

9.根据权利要求1所述的确定高钛钢的结晶器冷却液通量的方法，其特征在于，在步骤S12中：将高钛钢试样分为若干份，对其进行研磨抛光；将高钛钢试样加热至1550℃，保温3～10min，使高钛钢试样完全熔化。