【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于連鑄坯質量控制領域，特別涉及一種基于高溫力學性能測試校驗數值模型計算的連鑄凝固進程的方法。
技術介紹
1、凝固傳熱模型是計算特定鋼種在連鑄過程中凝固傳熱行為的主要方法手段，根據所述澆鑄工況參數和所述鑄坯截面信息，建立凝固傳熱模型，可以計算得出澆注過程鑄坯的溫度分布情況，并確定中心固相率fs在澆注過程中的對應分布關系，從而獲取連鑄凝固進程的相關信息，為連鑄工藝參數的選取和優化提供參考依據。
2、而對于凝固傳熱模型的計算結果，由于難以確定準確的邊界條件，而且受物性參數及傳熱經驗公式選取的影響較大，因此通常仍需結合表面測溫及射釘等實測法進行驗證確認。
3、表面測溫法是通過鑄坯表面溫度的測量來對凝固傳熱模型溫度場分布計算結果進行校驗，但鑄坯內部特征溫度尚無法通過該方法進行校驗；而射釘法是在連鑄機生產過程中,利用射釘槍將一定長度的鋼釘射入正在凝固的鑄坯內部,待鑄坯完全凝固拉出連鑄機后,將射釘位置的鑄坯切下,剖開釘子所在位置的斷面,觀察釘子形貌,斷定射釘當時鑄坯內部凝固的情況。該方法具有測量準確、成本低廉和可普及性強等特點。但是，該方法是破壞性檢驗，具有一定的危險性，在安全管控要求不斷強化及收緊的大環境下，該方法的實際應用可行性大幅縮減。而且，射釘法主要適用于中心固相率fs=1對應的凝固等溫線的檢驗，而對于其它固相率對應等溫線卻無法通過射釘法來進行校驗。此外，表面測溫法和射釘法以外的其它直接實測法也均因較為明顯的操作缺陷或較低的準確性而并未廣泛應用于連鑄過程凝固傳熱模型的校驗。
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1、針對
技術介紹
中指出的問題，本專利技術旨在提供一種基于高溫力學性能測試校驗數值模型計算的連鑄凝固進程的方法。本專利技術所提供的方法可以同時實現凝固進程中中心固相率fs=0.75和fs=1這兩條等溫凝固曲線的校驗，具有安全性高，準確性強，適用性廣的特點本專利技術旨在提供一種基于高溫力學性能測試校驗數值模型計算的連鑄凝固進程的方法。本專利技術所提供的方法可以同時實現凝固進程中中心固相率fs=0.75和fs=1這兩條等溫凝固曲線的校驗，具有安全性高，準確性強，適用性廣的特點。
2、為實現上述專利技術目的，本專利技術所采用的技術方案如下：
3、一種基于高溫力學性能測試校驗數值模型計算的連鑄凝固進程的方法，采用熱模擬試驗機多個溫度條件的試樣進行等溫拉伸試驗，獲取凝固特征溫度，并與凝固傳熱數值模型計算的凝固進程溫度對比，以校驗數值模型的準確性。具體實施步驟如下：
4、（1）試樣制備
5、沿著拉坯方向，針對所研究的鋼種，在對應連鑄坯特定區域進行取樣，并加工成高溫拉伸測試要求形狀及尺寸的試樣；所述特定區域包括柱狀晶區或等軸晶區。
6、（2）采用熱模擬機的高溫拉伸試驗檢測高溫力學性能（2）采用熱模擬機的高溫拉伸試驗檢測高溫力學性能（2）采用熱模擬機的高溫拉伸試驗檢測高溫力學性能
7、對試樣按照特定的熱加工制度進行熱處理，隨后在熱/力模擬試驗機上進行等溫拉伸試驗，拉伸應變速率根據實際連鑄過程鑄坯對應的應變速率設定，測試溫度為1100℃以上，以一定的溫度間隔分別進行多試樣等溫拉伸測試，直至通過測試結果可以完全反應特征溫度為止；
8、更具體地，熱加工制度試樣以10℃/s速率升溫至1300℃，再以1℃/s的升溫速率加熱到所測鋼種液相線溫度以下10℃時保溫3min，然后以2℃/s的速度降到預定溫度，保溫2min后再進行等溫拉伸試驗。
9、當抗拉強度＞2mpa和斷面收縮率大于20%時，溫度間隔50℃；抗拉強度1~2mpa和斷面收縮率10~20%時，溫度間隔25℃；抗拉強度＜1mpa和斷面收縮率＜10%時，溫度間隔1~2℃。
10、（3）獲取凝固特征溫度值
11、根據各檢測溫度下的測得值繪制得到檢測溫度-力學性能曲線，并由此得出具體的凝固特征溫度值tzst?和tzdt。所述tzst為斷面收縮率為0時的溫度；所述tzdt為抗拉強度為0時的溫度。
12、鋼液凝固冷卻過程中存在零強度溫度(zst)和零塑性溫度(zdt)兩個特殊溫度點。zst被確定為零強度的最低溫度。隨著測試溫度的降低至低于zst臨界溫度，抗拉強度開始逐漸增加，根據鑄坯凝固過程中凝固前沿枝晶在不同中心固相率下的生長形貌特性可知，該溫度對應的中心固相率fs=0.75。而隨著溫度的進一步降低，凝固的不斷推進，枝晶間相互交叉且變得越來越密集，最終逐漸呈現出固相特性，當溫度低于零塑性臨界溫度（zdt），也稱為零斷面收縮率溫度時，材料開始具備熱塑性，這一臨界溫度對應的中心固相率fs非常接近完全凝固狀態，因此可以近似為fs=1。
13、（4）凝固傳熱數值模型計算凝固進程
14、根據鑄坯成分計算固相溫度，進而計算得出鑄坯凝固溫度分布場及凝固進程曲線；通過凝固傳熱數值模型計算得出中心固相率fs分別為0.75和1對應的溫度值tfs:0.75,tfs:1。
15、（5）數值模型計算凝固進程的校驗
16、將步驟（3）獲取的特征溫度值tzst?、tzdt分別與步驟（4）計算得到的溫度值tfs:0.75、tfs:1進行對比，以此作為數值模型計算準確性判定的依據。如測試值與計算值相差≥0.5%則需修改凝固傳熱數值模型的計算參數，提高技術模型的精確度。
17、本專利技術基于連鑄坯凝固過程枝晶力學性能的特性，利用凝固前沿特定固相率下的高溫力學特性，結合熱模擬機的實測值來對數值模型計算連鑄凝固進程進行校驗。
18、當前對于凝固傳熱模型的校驗主要通過鑄坯表面溫度的測量進行，而鑄坯內部特征溫度尚沒有相關方法報道進行測量校驗。本專利技術提供了利用力學性能測試獲取對應的凝固特征溫度校驗凝固傳熱數值模型，可以同時實現凝固進程中中心固相率fs=0.75和fs=1這兩條等溫凝固曲線的校驗，具有安全性高，準確性強，適用性廣的特點。
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1.一種基于高溫力學性能測試校驗數值模型計算的連鑄凝固進程的方法，其特征在于，包括具體步驟如下：
2.根據權利要求1所述的基于高溫力學性能測試校驗數值模型計算的連鑄凝固進程的方法，其特征在于，所述熱加工制度為試樣以10℃/s速率升溫至1300℃，再以1℃/s的升溫速率加熱到所測鋼種液相線溫度以下10℃時保溫3min，然后以2℃/s的速度降到預定溫度，保溫2min后再進行等溫拉伸試驗。
3.根據權利要求1所述的基于高溫力學性能測試校驗數值模型計算的連鑄凝固進程的方法，其特征在于，所述溫度間隔，在抗拉強度＞2Mpa和斷面收縮率大于20%時，溫度間隔50℃；抗拉強度1~2Mpa和斷面收縮率10~20%時，溫度間隔25℃；抗拉強度＜1Mpa和斷面收縮率＜10%時，溫度間隔1~2℃。
4.根據權利要求1所述的基于高溫力學性能測試校驗數值模型計算的連鑄凝固進程的方法，其特征在于，所述Tzst為斷面收縮率為0時的溫度；所述Tzdt為抗拉強度為0時的溫度。
【技術特征摘要】
1.一種基于高溫力學性能測試校驗數值模型計算的連鑄凝固進程的方法，其特征在于，包括具體步驟如下：
2.根據權利要求1所述的基于高溫力學性能測試校驗數值模型計算的連鑄凝固進程的方法，其特征在于，所述熱加工制度為試樣以10℃/s速率升溫至1300℃，再以1℃/s的升溫速率加熱到所測鋼種液相線溫度以下10℃時保溫3min，然后以2℃/s的速度降到預定溫度，保溫2min后再進行等溫拉伸試驗。
3.根據權利要求1所述的基于高溫...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高宇波，邢立東，
申請(專利權)人：常州中天特鋼有限公司，
類型：發明
國別省市：
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