[发明专利]一种连铸过程铸坯温度变化的数值模拟方法

权利要求书

1.一种连铸过程铸坯温度变化的数值模拟方法，其特征在于，包括：

建立铸坯的三维模型，将所述三维模型进行切片，并建立切片的二维模型；

对所述二维模型进行网格划分；

根据傅里叶定律和能量守恒定律建立所述铸坯的二维传热模型：

式中：ρ为钢的密度，Cp为钢的比热容，λ为钢的导热系数，T为铸坯的瞬时温度，t为时间，x、y分别为切片的宽度、厚度的方向，q_v为内热源；

分别确定结晶器、二冷区、空冷区的边界条件；

分别将所述结晶器、二冷区、空冷区的边界条件代入所述二维传热模型得到结晶器传热模型、二冷区传热模型、空冷区传热模型；

分别通过结晶器传热模型、二冷区传热模型、空冷区传热模型计算所述结晶器、二冷区、空冷区的传热过程，并在所述二维模型进行模拟仿真。

2.根据权利要求1所述的一种连铸过程铸坯温度变化的数值模拟方法，其特征在于，通过UG或PRO/E或Solid Work建立铸坯的三维模型，通过AutoCAD建立切片的二维模型。

3.根据权利要求1所述的一种连铸过程铸坯温度变化的数值模拟方法，其特征在于，将所述二维模型导入ANSYS有限元分析软件进行网格划分，将所述二维传热模型与网格划分后二维模型进行关联设置。

4.根据权利要求1所述的一种连铸过程铸坯温度变化的数值模拟方法，其特征在于，所述结晶器的边界条件为：

式中，Dp、Wp分别为铸坯长度和宽度,q_m为铸坯表面的热流密度

式中，P_W为冷却水密度，Q_W为冷却水流量，C_W为冷却水比热容，ΔT_W为结晶器进出水温差，F为结晶器有效受热面积。

5.根据权利要求1所述的一种连铸过程铸坯温度变化的数值模拟方法，其特征在于，所述二冷区的边界条件为：

式中，Dp、Wp分别为铸坯长度和宽度,q_e为铸坯表面的热流密度

q_e＝hA(T_b-T_w)

式中，h为传热系数，T_b为铸坯表面温度，T_w为冷却水温度，A为铸坯表面积。

6.根据权利要求1所述的一种连铸过程铸坯温度变化的数值模拟方法，其特征在于，所述空冷区的边界条件为：

式中，Dp、Wp分别为铸坯长度和宽度,q_k为铸坯表面的热流密度

q_k＝h(T-T_a)+ξσ[(T+273)⁴-(T_a+273)⁴]

式中，h为传热系数，T为铸坯表面温度，T_a为周围环境温度，ξ为黑度系数，σ为玻尔兹曼常数。

7.根据权利要求1所述的一种连铸过程铸坯温度变化的数值模拟方法，其特征在于，所述钢的密度为ρ＝7400kg/m³。