[发明专利]连铸表面淬冷换热系数的确定方法

权利要求书

1.一种连铸表面淬冷换热系数的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在淬冷装置内对连铸坯进行淬冷，并连续测量淬冷过程中淬冷介质的温度，得到淬冷介质温度数据；

S2、根据所述淬冷介质温度数据，计算所述淬冷装置中在预设时间周期内淬冷介质吸收的总热量；

S3、根据所述在预设时间周期内所述淬冷介质吸收的总热量和预设有效系数，计算所述连铸坯在预设时间周期内的释放热量；

S4、根据所述连铸坯在预设时间周期内的释放热量，计算所述预设时间周期内与所述淬冷介质接触的定尺的连铸坯表面的释放热量的平均热流；

S5、将所述平均热流作为已知条件，根据温度场计算模型和第三类边界条件计算得到连铸坯表面温度和相应的换热系数；

S6、根据所述连铸坯表面温度和相应的换热系数，建立连铸坯表面温度、淬冷介质、淬冷介质温度以及换热系数之间的对应关系。

2.根据权利要求1所述的连铸表面淬冷换热系数的确定方法，其特征在于，所述在淬冷装置内对连铸坯进行淬冷，并连续测量淬冷过程中淬冷介质的温度，得到淬冷介质温度数据包括：

在所述淬冷装置内部的不同位置均设置温度测量设备，并使所述淬冷装置内部的淬冷介质的量恒定且封闭而不流通；

将所述温度测量设备测量得到的平均值作为淬冷介质的温度。

3.根据权利要求2所述的连铸表面淬冷换热系数的确定方法，其特征在于，所述在淬冷装置内对连铸坯进行淬冷，并连续测量淬冷过程中淬冷介质的温度，得到淬冷介质温度数据的过程中，

当测量所述淬冷介质的温度时，搅动或增大所述淬冷装置内部的淬冷介质的流动。

4.根据权利要求1所述的连铸表面淬冷换热系数的确定方法，其特征在于，所述淬冷装置中在预设时间周期内淬冷介质吸收的总热量的计算公式为：

Qw＝Cp*W*(T_t-T_t-△t)；其中，

Qw为淬冷介质吸收的总热量，Cp为淬冷介质的比热，W为淬冷装置内淬冷介质的容量，T_t-△t为上个预设时间周期结束时的淬冷介质的温度，当计算第一个预设时间周期内淬冷介质吸收的总热量时将淬冷介质的初始温度作为上个预设时间周期结束时的淬冷介质的温度，T_t为本预设时间周期结束时淬冷介质的温度。

5.根据权利要求1所述的连铸表面淬冷换热系数的确定方法，其特征在于，所述连铸坯在预设时间周期内的释放热量的计算公式为：

Q＝Qw/η；其中，

Q为连铸坯的释放热量，η为预设有效系数。

6.根据权利要求1所述的连铸表面淬冷换热系数的确定方法，其特征在于，所述预设时间周期内与所述淬冷介质接触的定尺的连铸坯表面的释放热量的平均热流的计算公式为：

Fave＝Q/(S*△t)；

S＝2*(a+b)*L+2ab；其中，

Fave为平均热流，S为连铸坯与淬冷介质的接触面积，a和b分别为连铸坯的断面厚度和宽度，L为连铸坯的定尺长度，△t为预设时间周期，Q为连铸坯的释放热量。

7.根据权利要求1所述的连铸表面淬冷换热系数的确定方法，其特征在于，所述温度场计算模型采用转换温度和转换热焓法对连铸坯的温度场进行计算，包括如下计算公式：

传热微分简化公式：

其中，ρ为连铸坯的密度，t为传热时间，λ₀是参考温度T₀下的导热系数，φ为转换温度，H为热焓；

热焓的计算公式为：

其中，T₀是任选的参考温度，H₀是对应的参考热焓，L为凝固潜热，c_p(τ)为温度τ下的比热，f_s为固相率；

转换温度与温度对应关系公式为：

其中，λ₀是参考温度T₀下的导热系数；λ(t)为温度t下的导热系数。