[发明专利]一种连铸板坯内部裂纹在线预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种连铸板坯内部裂纹在线预测方法，属于炼钢连铸领域。

背景技术

随着国家大力提倡发展循环经济，冶金企业对节能降耗的要求也越来越高。连铸坯热送热装以及连铸坯连轧技术具有能耗低、投资省、成材率高、生产周期短等明显特征，因而成为连铸领域最活跃的研究领域。过去，连铸机生产的铸坯质量主要以冷态下铸坯的质量来评定，在生产过程中,连铸坯内部裂纹程度和分布需借助硫印或热酸蚀低倍检测来获得，这种冷态取样和检查的传统铸坯质量控制方法显然不能满足热送、热装和直接轧制工艺的要求。因此，建立铸坯质量的在线预报系统受到广泛关注。

连铸坯的内部裂纹对钢材的综合性能和铸坯的轧制成材有严重影响。目前国内关于在线预测连铸坯内部裂纹的研究还鲜有报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种连铸坯内部裂纹在线预测方法，能够在线实时对板坯内部裂纹进行预测，从而节约大量检测成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种连铸板坯内部裂纹在线预测方法，其特征在于：将铸坯从结晶器弯月面到控制区末端划分为若干个切片，在忽略沿拉坯方向传热的基础上，建立每个切片的二维凝固传热的切片热跟踪模型；通过切片热跟踪模型对铸坯凝固过程进行动态跟踪，将所有切片连在一起动态描述整个铸流的温度场分布；根据温度场分布或铸坯凝固参数，通过鼓肚应变模型在线实时计算铸坯产生的鼓肚应变，同时设定铸坯的临界应变值作为产生内部裂纹的标准，当鼓肚应变超过铸坯临界应变值时，铸坯即发生内部裂纹。

按上述技术方案，上述方法具体包括如下步骤：

第一步：数据初始化过程：从一级计算机、二级计算机和三级计算机读取钢种信息、钢种物性参数、工艺参数、设备参数以及设定的模型计算参数；

第二步：将铸坯从结晶器弯月面到控制区末端划分为若干个切片，对于每个切片，以板坯宽度方向为X轴，厚度方向为Y轴，运动方向为Z轴建立坐标系，进而在忽略沿拉坯方向传热的基础上，建立每个切片的二维凝固传热的切片热跟踪模型；

第三步：动态跟踪每个切片，通过每个切片的独立信息单元在不同时刻随着工艺参数的实时变化，确定出每个切片在不同时刻下的凝固传热微分方程边界条件；对微分方程进行周期性求解，动态描述每个切片在不同时刻、不同位置处的温度场，将所有切片连在一起，动态描述整个铸流的温度场分布；所述独立信息包括切片的寿命、表面温度、坯壳厚度、位置；中包温度、温度场、固液相线位置和拉速。

热跟踪模型对所有切片的重要信息进行跟踪存储。计算程序内部为这些信息建立了专门的数据存储单元；

第四步：进行铸坯鼓肚应变形分析：将步骤三中切片热跟踪模型计算得到的铸坯温度场及坯壳厚度信息代入鼓肚应变模型中，计算当前切片所产生的鼓肚应变；

第五步：当鼓肚应变超过铸坯临界应变值时，系统即发出铸坯产生内部裂纹的预告；同时，将所有切片串起来，动态展现整个铸流的鼓肚应变情况。

按上述技术方案，所述的切片热跟踪模型，按如下凝固传热微分方程表示：

ρc∂T∂t=λ∂2T∂x2+λ∂2T∂y2---(1)]]>

式中：ρ—钢的密度，kg/m³；