[发明专利]确定表面淬冷系统最优淬冷时间的方法

权利要求书

1.一种确定表面淬冷系统最优淬冷时间的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在连铸坯表面淬冷过程中，获取预设时间周期内各时间点对应的连铸坯热量释放能力；其中，所述连铸坯热量释放能力是指在淬冷过程中，能够用于表示连铸坯中的热量导出量的指标；

S2、将表面淬冷过程中得到的所述连铸坯热量释放能力的最大值所对应的时间点作为最优淬冷时间。

2.根据权利要求1所述的确定表面淬冷系统最优淬冷时间的方法，其特征在于，所述连铸坯热量释放能力包括连铸坯的平均热流、连铸坯的表面释放总热量、采用槽式淬冷方式时的淬冷介质的温升值中的至少一种能够用于表示连铸坯中的热量导出量的指标。

3.根据权利要求2所述的确定表面淬冷系统最优淬冷时间的方法，其特征在于，当所述连铸坯热量释放能力为连铸坯的平均热流时，在连铸坯淬冷的过程中，获取预设时间周期内各时间点对应的连铸坯的平均热流的方法，包括如下步骤：

通过温度场计算模型对连铸坯表面淬冷过程的温度场进行实时跟踪计算，得到连续变化的铸坯温度场；

根据所述连续变化的铸坯温度场、淬冷介质初始温度和连铸坯表面换热系数，计算淬冷时间内预设时间周期间隔的各时间点对应的连铸坯的平均热流。

4.根据权利要求3所述的确定表面淬冷系统最优淬冷时间的方法，其特征在于，所述连铸坯表面淬冷过程的边界换热采用第三类边界条件；其中，

所述第三类边界条件为：

q＝h*(Tsurface-Twater)；其中，

q为热流，h为连铸坯表面换热系数，Tsurface为连铸坯的表面温度，Twater为淬冷介质上个预设时间周期结束时的温度；当计算连铸坯在第一个预设时间周期内的热流时，淬冷介质的上个预设时间周期的温度为淬冷介质初始温度。

5.根据权利要求4所述的确定表面淬冷系统最优淬冷时间的方法，其特征在于，所述温度场计算模型采用转换温度和转换热焓法对连铸坯的温度场进行计算，包括如下计算公式：

传热微分简化公式：

其中，ρ为连铸坯的密度，t为传热时间，λ₀是参考温度T₀下的导热系数，φ为转换温度，H为热焓；

热焓的计算公式为：

其中，T₀是任选的参考温度，H₀是对应的参考热焓，L为凝固潜热，c_p(τ)为温度τ下的比热，f_s为固相率；

转换温度与温度对应关系公式为：

其中，λ₀是参考温度T₀下的导热系数；λ(t)为温度t下的导热系数。

6.根据权利要求5所述的确定表面淬冷系统最优淬冷时间的方法，其特征在于，所述连铸坯的平均热流的计算公式为：

其中，q_ave为连铸坯的平均热流，q_i为预先设置在连铸坯上的每个计算网格的热流，n为计算网格的数量。

7.根据权利要求6所述的确定表面淬冷系统最优淬冷时间的方法，其特征在于，当所述连铸坯热量释放能力为连铸坯的表面释放总热量时，所述连铸坯的表面释放总热量的计算公式为：

Q＝q_ave·2(a+b)L·Δt；或，

其中，Q为连铸坯的表面释放总热量，q_ave为连铸坯的平均热流，a、b分别为连铸坯的断面厚度和宽度，L为连铸坯的定尺长度，△t为预设时间周期，q_i为预先设置在连铸坯上的每个计算网格的热流，ΔS_i为计算网格的面积。