[发明专利]连铸表面淬冷换热系数的确定方法

说明书

本发明提供一种连铸表面淬冷换热系数的确定方法，包括如下步骤：连续测量淬冷过程中淬冷介质的温度；根据淬冷介质温度数据，计算淬冷装置中在预设时间周期内淬冷介质吸收的总热量、连铸坯在预设时间周期内的释放热量、预设时间周期内与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；将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；根据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。利用本发明能够解决实验室中得到的测量结果无法满足工业生产条件下进行表面淬冷综合换热系数测定的要求等问题。

技术领域

本发明涉及连铸加工技术领域，更为具体地，涉及一种连铸表面淬冷换热系数的确定方法。

背景技术

为了准确地模拟连铸坯表面淬冷过程，必须研究铸坯与淬冷介质之前的表面换热情况。在连铸坯表面淬冷计算模拟中，边界条件是一个关键问题，概括起来换热边界的表面综合换热系数代表淬冷能力，也是计算模拟影响最大的条件之一。在淬冷过程，连铸坯与冷却介质之间的表面换热系数对温度场影响很大，表面综合换热情况直接影响温度场的分布，从而对计算结果带来决定性影响。因此要对连铸坯表面淬冷过程进行精确地计算模拟，表面综合换热系数必须可靠。

测试表面淬冷综合换热系数的方法一般有：(1)表面温度直接求解法；(2)近表面双测点差分求解法；(3)反传热求解法等。

但是，上述现有的测定表面淬冷综合换热系数的方法一般都在实验室中测量，并且针对尺寸相对较小的工件展开。表面淬冷综合换热系数和介质有关、和水温有关、和连铸坯自身的物性参数有关、和连铸坯表面状况有关，更关键的是和连铸坯的尺寸有关。上述现有方法得到的针对不同工件的换热系数，首先从尺寸上就和工业生产中的连铸坯存在较大差距，表面状况存在较大差距，无法满足连铸坯表面淬冷模拟精度要求。同时实验室工件的初始温度和实际中连铸坯进入淬冷前的初始温度也不可能相同。并且现在方法中也没有满足在工业生产条件下进行表面淬冷综合换热系数测定的要求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种连铸表面淬冷换热系数的确定方法，以解决现有技术中，对淬冷综合换热系数的测量一般在实验室中进行，并且针对的是尺寸较小的工件，由于测量使用的工件尺寸以及铸坯的表面状况等与工业生产中的连铸坯存在较大差距以及两者的初始温度也难以保证相同，因此，实验室中得到的测量结果无法满足工业生产条件下进行表面淬冷综合换热系数测定的要求等问题。

本发明提供一种连铸表面淬冷换热系数的确定方法，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。

此外，优选的方案是，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。