[发明专利]一种基于凝固过程数值模拟的连铸坯质量预测系统

权利要求书

1.一种基于凝固过程数值模拟的连铸坯质量预测系统，包括连铸坯质量预测系统(1)，其特征在于：所述连铸坯质量预测系统(1)包括参数采集模块(11)、模型建立模块(12)、温度场计算模块(13)、应力场、浓度场分布模块(14)、定量预测模块(15)和下线检测模块(16)。

2.根据权利要求1所述的一种基于凝固过程数值模拟的连铸坯质量预测系统，其特征在于：所述参数采集模块(11)的输出端与模型建立模块(12)的输入端连接，所述模型建立模块(12)的输出端与温度场计算模块(13)的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于凝固过程数值模拟的连铸坯质量预测系统，其特征在于：所述温度场计算模块(13)的输出端与应力场、浓度场分布模块(14)的输入端连接，所述所述应力场、浓度场分布模块(14)的输出端与定量预测模块(15)的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于凝固过程数值模拟的连铸坯质量预测系统，其特征在于：所述定量预测模块(15)的输出端与下线检测模块(16)的输入端连接。

5.一种基于凝固过程数值模拟的连铸坯质量预测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、首先建立连铸机一冷、二冷温度场计算模型，

计算铸坯温度分布的能量守恒控制方程为：

计算铸坯浓度分布的控制方程为：

计算铸坯应力场的公式为：

S2、将实时的钢种成分、过热度、拉速、一冷二冷水量等物性参数代入方程中，通过牛顿－拉普森法迭代求解式，获得铸坯在整个凝固过程中的动态温度场；

S3、然后根据动态的温度场结果计算铸坯坯壳的应力场、铸坯内部的浓度场分布，当应力值超过坯壳的高温抗拉强度，则在质量预测模型中判断该处铸坯出现裂纹；

S4、当铸坯内部碳浓度计算值超出中心偏析规定标准值，则在质量预测模型中判断该处铸坯出现偏析。

6.根据权利要求5所述的一种基于凝固过程数值模拟的连铸坯质量预测方法，其特征在于：所述S1式中：Vcast为拉坯速度，m/s；ρ为密度，kg/m3；ρ_s为固相密度，kg/m3；ρ₁为液相密度，kg/m3。

7.根据权利要求5所述的一种基于凝固过程数值模拟的连铸坯质量预测发明，其特征在于：所述S1式中：c_p为定压比热，J/(kg·K)；T为温度，K；keff为有效导热系数，W/(m·K)；S₁为内热源，W/m3。

8.根据权利要求5所述的一种基于凝固过程数值模拟的连铸坯质量预测方法，其特征在于：所述S1式中：C为浓度；D为溶质扩散系数(m2s-1)；下标l表示液相。