[发明专利]一种钢连铸结晶器内初凝坯壳厚度的预测系统及方法

摘要

一种钢连铸结晶器内初凝坯壳厚度的预测系统及方法，该系统包括信息采集模块、钢种热物性参数计算模块、结晶器初凝坯壳生长预测模块和结果输出模块；该方法包括：漏钢坯壳微观凝固组织检测；采集初始信息：计算钢液凝固过程中枝晶间溶质偏析和凝固路径进而获得钢种热物性参数的步骤；求解结晶器钢液流场、结晶器温度场和结晶器溶质场，并将结晶器内宏观传输过程与结晶器内微观凝固组织演变行为进行耦合,进一步预测连铸结晶器内部高温钢液凝固过程坯壳生长行为；将预测的结晶器内凝固组织形貌和结晶器内不同位置处的初凝坯壳厚度以及与初凝坯壳实际厚度的比较结果输出并显示。本发明能够精确预测结晶器内初凝坯壳的微观凝固行为。

主权项

一种钢连铸结晶器内初凝坯壳厚度的预测系统，其特征在于：包括：信息采集模块：用来采集浇铸钢种成分、结晶器几何尺寸、浸入式水口几何尺寸、连铸工艺条件以及沿结晶器不同位置处的初凝坯壳厚度实测值及枝晶间距实测值；所述结晶器几何尺寸，包括板坯宽度、板坯厚度、结晶器高度、铜板厚度、水槽深度、水槽厚度和镍层厚度；所述连铸工艺条件，包括弯月面位置、拉坯速度、进口水温、宽面出口水温、窄面出口水温、宽面冷却水流量和窄面冷却水流量；所述浸入式水口几何尺寸，包括浸入式水口浸入深度和浸入式水口侧孔倾角；钢种热物性参数计算模块：根据信息采集模块采集到的浇铸钢种成分和枝晶间距实测值，计算钢液凝固过程中枝晶间溶质偏析和凝固路径，进而获得钢种热物性参数并将其传至结晶器初凝坯壳生长预测模块；所述钢种热物性参数，包括固液相线温度、导热系数、密度、比热和凝固潜热；结晶器初凝坯壳生长预测模块：将结晶器内热量传输、动量传输和质量传输在内的宏观传输过程与结晶器铜板表面形核、钢液内部形核和晶粒生长在内的微观凝固组织演变行为进行耦合，并根据信息采集模块采集到的结晶器几何尺寸、浸入式水口几何尺寸和连铸工艺条件以及从钢种热物性参数计算模块接收的钢种热物性参数，预测连铸过程结晶器内部高温钢液凝固过程坯壳生长行为并将其传至结果输出模块；结果输出模块：图像化地显示预测的结晶器内部凝固组织形貌，即初凝坯壳生长过程，以及定量化地显示结晶器初凝坯壳厚度预测值，将该初凝坯壳厚度预测值与信息采集模块采集的结晶器的初凝坯壳实测值进行比较，并输出显示该比较结果。