一种基于精准热物性参数的连铸坯凝固冷却过程模拟方法

摘要

本发明涉及一种基于精准热物性参数的连铸坯凝固冷却过程模拟方法，包括热物性参数数据库模块、连铸坯凝固传热计算模块、数据输出模块。具体实施方式如下：通过实验及归纳、整理相关文献数据，建立了钢的热性参数数据库模块，将该数据库模块嵌入已研发的中厚板坯连铸凝固冷却过程模拟与优化软件V1.0，所建立的热物性参数数据库模块，为连铸凝固传热计算模块提供精准数据支撑，形成了以精准钢的热物性参数为基础的连铸凝固冷却过程模拟方法。在此基础上，运用回归分析方法，形成了以化学成分为自变量的钢高温塑性预测方法，建立的高温塑性预测模型，构成钢热物性参数数据库模块的重要内容。目前，该方法已应用于连铸实际生产。

主权项

1.一种基于精准热物性参数的连铸坯凝固冷却过程模拟方法，其特征在于，包含热物性参数数据库模块、连铸坯凝固传热计算模块、数据输出模块，上述三个模块依托中厚板坯连铸凝固冷却过程模拟与优化软件实现数据传递；在上述基础上，运用回归分析方法，形成了以化学成分为自变量的钢高温塑性预测方法，并建立的高温塑性预测模型，构成钢热物性参数数据库的重要内容；通过建立钢的热物性参数数据库，在连铸坯冷却凝固模拟过程中调用该数据库中相关数据，得到所连铸钢种的热物性参数并运用到铸坯冷却凝固传热模型计算中，提高了铸坯温度场模拟结果的准确性；应用到连铸实际生产中，依靠数据库中钢的高温力学性能数据，为连铸生产过程中冷却水量合理分配提供数据支持，以有效减少铸坯裂纹产生；具体内容如下：（1）在连铸坯生产中通过输入连铸钢种，钢水参数例如浇铸温度、结晶器参数、连铸机参数、冷却水量连铸工况，调用所建立的热物性参数数据库模块，运算连铸坯凝固传热计算模块，实现连铸坯凝固冷却过程仿真，并通过数据输出模块显示分析结果，为连铸冷却过程控制提供基础；通过对实验及文献数据整理，在数据准确性验证的基础上，利用SQL Server2000建立了钢的热物性参数数据库模块，包含固、液相线温度、导热系数、密度、比热、凝固潜热及高温塑性参数数据，嵌入已研发的中厚板坯连铸凝固冷却过程模拟与优化软件V1.0；在连铸坯凝固冷却过程模拟计算中，针对连铸生产钢种，调用数据库模块中已有的实验数据并进行相应计算，能有效提高铸坯冷却凝固模拟计算结果准确性；另外，连铸凝固冷却过程控制中，通过查询数据库模块中的高温塑性数据，进而在设定连铸坯在各冷却段的目标表面控制温度时，使铸坯在矫直区内避开第三脆性区；（2）如上所述的钢的高温塑性预测模型，考虑到钢的高温塑性主要受钢的化学成分和工艺条件的影响；为了找出在连铸过程条件，钢的化学成分在某温度点与断面收缩率的函数关系，针对24组试验条件相近的数据以钢的化学元素为自变量，在700℃～1250℃温度区间，间隔50℃条件下选取12个温度节点的断面收缩率值为因变量，进行了多元线性回归分析；用于回归分析的24组数据的试验条件均为应变速率1.0×10^-3/s，冷却速度3℃/min；运用统计软件SPSS13.0进行后退法回归分析，在综合考虑元素数、各统计量值和各元素对高温塑性的实际影响，选取回归分析的化学成分元素为C、Si、Mn、P、S、Al、Nb、Ti、V、Ni、Cr、Cu；所建立的回归模型如方程（1）所示：式中：—温度T时的断面收缩率，%；A—常数；[i]—元素i的质量百分比，%；B_i—元素i的乘系数。