[发明专利]一种铸坯内裂缺陷的在线预报方法

权利要求书

1.一种铸坯内裂缺陷的在线预报方法，包括由L3级计算机、L2级计算机和L1级计算机构成的网络以及相互之间的数据传输，其中，L3级计算机负责下达生产计划指令，L2级计算机负责根据生产计划确定生产过程中的各种控制参数，并将控制参数下达到L3级计算机执行，L3级计算机执行L2级计算机下发的或操作工输入的控制指令，直接或间接控制铸机的相关设备，所述的L3级计算机至少包括公共L1计算机、铸造L1计算机和切割L1计算机，其特征是所述的在线预报方法至少包括下列步骤：

A、在现有的过程控制计算机中或相同控制等级上，设置一模型计算机；

B、所述的过程控制计算机通过L1级计算机，把铸造过程中的各种工艺和控制参数收集完整，然后按照一定的间隔周期发送到模型计算机；

C、所述的模型计算机实时、在线地接收铸坯生产过程中的工艺和控制参数，确定铸坯散热计算的边界条件；

D、所述的模型计算机基于铸坯传热过程的数学模型描述，动态计算铸坯与外界的散热过程，得到铸坯内外部的温度场；

E、所述的模型计算机动态计算铸坯的冷却凝固过程，得到铸坯各个切片位置的凝固厚度信息；

F、所述的模型计算机动态分析铸坯在移动过程中受力变化，计算铸坯由于受到外力作用而产生的鼓肚应变、矫直应变及错位应变，得到铸坯的总应变分布；

G、所述的模型计算机根据应变的变化趋势，通过判断应变是否超过临界应变值，进而预测是否有内裂发生，对铸坯的内裂缺陷进行实时预测；

H、若判断铸坯出现内裂，则模型计算机计算出具体的缺陷信息，并将信息与板坯具体位置信息相联系，通过过程控制计算机下达到切割计算机，对铸坯的切割过程进行优化控制；

I、切割计算机调整铸坯的切割位置，对于中心裂纹出现在预定板坯头部或者尾部位置附近的板坯，通过优化切割后直接把缺陷坯切除；对于出现了预定板坯中部的缺陷，按照预定位置进行切割，但对切割后的板坯附上缺陷标记，按照要求进行降级或者改做它用；

J、上述步骤，在对铸坯的铸造过程中实时、在线地进行。

2.按照权利要求1所述的铸坯内裂缺陷的在线预报方法，其特征是所述的模型计算机为PC机、工控机、单片机或位于L2级计算机中的虚拟计算机。

3.按照权利要求1所述的铸坯内裂缺陷的在线预报方法，其特征是所述的铸造过程中各种工艺和控制参数，为铸坯传热过程相关的过程参数，其至少包括钢种、中间包钢水温度、厚度、拉速、宽度和冷却水流量；所述的模型计算机根据这些数据，确定铸坯热传导计算的边界条件，确定单位时间内铸坯向外界传递的总热量；随着铸坯物理位置的移动，模型计算机定周期更新铸坯传热计算的初始值和边界条件。

4.按照权利要求1所述的铸坯内裂缺陷的在线预报方法，其特征是所述的模型计算机在每个时刻，根据冷却水量、气量首先计算出铸坯表面的散热系数，再以此为基础推算出单位时间内铸坯表面向外界散出的热量，进而根据钢种物性参数得到铸坯内外部的温度场。

5.按照权利要求4所述的铸坯内裂缺陷的在线预报方法，其特征是在冷却过程中，所述铸坯向外界散出的热量采用如下表达式进行计算：

φ＝h(U_s-U_w)(w/m²)

式中，φ是单位面积上向外散热的强度，U_s是铸坯的表面温度，U_w是冷却水温度，h是铸坯表面的散热系数。

6.按照权利要求5所述的铸坯内裂缺陷的在线预报方法，其特征是所述铸坯表面的散热系数用如下表达式计算：

h＝kw^rwa^ra

其中，w是水流密度，rw是水量系数；a是气量密度，ra是气量系数，k是常数。

7.按照权利要求4所述的铸坯内裂缺陷的在线预报方法，其特征是所述水流密度的计算方法是，以冷却区为单位，计算某个冷却区在铸坯上表面上的喷水总量，除以冷却区的面积，得到的是水流密度；其所述气量密度的计算方法与水流密度的计算方法相同。