[发明专利]一种板坯连铸动态轻压下压下区间的确定方法

权利要求书

1.一种板坯连铸动态轻压下压下区间的确定方法，其特征是，包括以下步骤：

S1采集现场生产参数，包括浇铸钢种的断面尺寸、钢种成分、浇铸温度、工作拉速、结晶器水量及回水温差、铸机二冷分区和二冷喷嘴工作参数；

S2建立凝固传热二维有限元模型，求解得出铸坯连铸过程中的二维温度场；

S3根据铸坯两相区形貌及其温度场，确定两相区并计算两相区等效固相率f_s,Ek；所述等效固相率f_s,Ek计算公式为：

式(1)中，f_s,Ek为k位置处的等效固相率，N为k位置二维凝固传热模型两相区内的节点个数，f_s,j为两相区内节点j的固相率；

S4根据k位置两相区等效固相率f_s,Ek及该钢种轻压下区间对应的起始固相率fs,start和终止固相率fs,end确定k位置是否处于压下区间，确定实时压下区间。

2.如权利要求1所述的板坯连铸动态轻压下压下区间的确定方法，其特征是，所述步骤S2包括以下步骤：

S21根据连铸过程中铸坯截面尺寸，以铸坯横断面1/4为对象建立二维有限元凝固传热模型；二维凝固传热有限元模型的凝固传热控制方程如式(1)所示：

式(1)中，T为温度，℃；ρ为钢的密度，kg/m³；H为热焓，J/kg；k为导热系数，W/(m·℃)；x及y为铸坯的坐标；t为浇铸时间，s；凝固传热二维有限元模型初始温度为现场浇铸温度；

S22根据采集到的现场生产过程参数，处理并计算得到凝固传热模型的定解边界条件；

二维凝固传热有限元模型的不同铸流位置处的边界条件分别为：

(一)以铸坯在结晶器中的热流密度作为结晶器的边界条件，如式(2)所示：

式(2)中，q_(z)为二维凝固传热有限元模型距弯月面距离为z位置处的结晶器热流密度，MW/m²；l为二维凝固传热有限元模型每个单元距弯月面距离，m，v为工作拉速，m/s，A取经验值2.64，B为根据现场浇铸时结晶器水流量及回水温差求得，如式(3)和式(4)所示：

式(3)和式(4)中，为结晶器内平均热流密度，MW/m²，ρ_w为冷却水密度，kg/m³，V_w为冷却水流量，m³/s；C_w为冷却水热容，4200J/(kg·℃)，Δt为结晶器内的回水温差，A_s为结晶器传热面的面积，m²，t_mold为结晶器内的冷却时间，根据结晶器的有效高度h及工作拉速v计算得到，t_mold＝h/v，q_(t)为铸坯进入结晶器内不同时刻的热流密度，MW/m²；通过联立上述两式，最终求得B的表达式如式(5)所示：

结合结晶器相关工况参数及式(5)最终制定的A、B；

(二)以实测二冷区水流密度确定的等效换热系数作为二冷区边界条件；二冷区的等效换热系数如式(6)所示：

hⁱ＝αⁱwⁱ_(x)^0.55(1-0.0075T_w) (6)

式(6)中，hⁱ为第i个二冷区的等效换热系数，W/(m²·℃)；wⁱ_(x)为实测第i个二冷区宽面位置X处的水流密度，L/(m²·s)，该水流密度根据相应二冷区内的喷嘴及水流量经过实际测量得出；αⁱ-第i个二冷区内的修正系数；

(三)以空冷区内的辐射散热作为空冷区的边界条件，空冷区铸坯表面的辐热散热热流密度如式(7)所示：

q_B＝σε((T_surf+273)⁴-(T_amb+273)⁴) (7)

式(7)中，q_B为空冷区铸坯表面的辐热散热热流密度，W/m²；σ＝5.67×10^-8W/(m²·K⁴)为斯蒂芬-波尔兹曼常数，ε＝0.8为辐射系数；T_surf为铸坯表面温度，℃；T_amb为环境温度，℃；

S23运行有限元模型，求解得到浇铸条件下的铸坯二维温度场。

3.如权利要求1所述的板坯连铸动态轻压下压下区间的确定方法，其特征是，所述步骤S2凝固传热模型求解过程中，以铸坯宽面及窄面单元外表面上的每个积分点为单位，实时计算每个积分点到弯月面的距离，根据该距离及现场铸机二冷区划分参数，对每个积分点施加相应铸流位置处的冷却边界条件。