[发明专利]连铸结晶器内腔锥度确定方法

权利要求书

1.连铸结晶器内腔锥度确定方法，其特征在于：按以下步骤进行，

1）根据实际的结晶器、金属液和浸入式水口参数联合建立三维流动传热凝固模型，再根据该三维流动传热凝固模型，计算得到结晶器铜板和凝固坯壳的三维温度分布；

在建立三维流动传热凝固模型时，先假设此时的传热状态为已具有一个理想锥度的状态，在理想的锥度下断面的直线区域或圆坯的弧面上凝固均匀，凝固收缩值在结晶器同一高度上一致，结晶器锥度能够很好地补偿这些区域的气隙；而在边角部、外凸或凹陷区域不可避免存在气隙，这些区域的气隙是一般锥度不能消除的，这些区域的气隙将以热阻的方式作用于传热模型；建模时考虑了不可消除的气隙对结晶器温度分布的影响，主动地将其加入到传热边界条件里；气隙的分布通过根据实际角部形状进行的直接热力耦合方法分析获得；

2）根据结晶器铜板和凝固坯壳的三维温度分布分别计算结晶器铜板和铸坯不同部位的形变；

3）将铸坯表面与结晶器铜板热面在横截面上的同一点的形变进行矢量加权，得到该点在该结晶器高度上将会产生的空隙大小，设置一个锥度值，使其刚好能补偿这一空隙，这一锥度值即为理论锥度，所有点共同形成理论锥度曲线；

4）根据实际需要对第3）步得到的理论锥度曲线进行修正以满足可加工性，修正后的锥度曲线即为最终确定的连铸结晶器内腔锥度。

2.根据权利要求1所述的连铸结晶器内腔锥度确定方法，其特征在于：所述第2）步计算结晶器铜板形变方法为：先建立铜板3-D热弹性变形模型，使各个方向的约束与实际工作中的铜板一致，再采用有限元方法利用3-D热弹性变形模型对铜板的变形进行计算。

3.根据权利要求1所述的连铸结晶器内腔锥度确定方法，其特征在于：所述第2）步计算铸坯的形变方法为：根据三维温度分布，从不同结晶器高度的温度提取得到铸坯二维温度切片，将能够保证收敛的足够多个二维切片设为同一切片在不同时刻的温度分布状态，用有限元方法对这一切片进行热弹塑性形变计算；同时，在凝固坯壳与钢液的界面处加载向外的钢水静压力，以考虑钢水静压力对形变的影响。

4.根据权利要求1所述的连铸结晶器内腔锥度确定方法，其特征在于：所述第1）步根据结晶器、金属液和浸入式水口参数联合建立三维流动传热凝固模型时，考虑如下建模参数，

几何参数：包括铜板的结构，受到水箱与固定钢板的约束方向，浸入式水口的形状以及插入深度，结晶器与铸坯之间的渣膜厚度d_glab，结晶器与铸坯之间不可避免的气隙厚度d_air；

工艺参数：包括连铸拉坯速度                                                ，浇铸温度，结晶器冷却水缝的进出口温度以及流速；

材料参数：包括密度，比热容，传热系数，固、液相线T_s与T_l，泊松比，运动粘度，热膨胀系数，不同温度下的弹性模量E(T)，不同温度下的塑性应力应变曲线。