(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111526952.3 (22)申请日 2021.12.14 (71)申请人 中冶赛迪 重庆信息技 术有限公司 地址 401329 重庆市九龙坡区白市驿镇农 科大道66号2幢5-6号 (72)发明人 陈敏　杨军波　陈将　彭晓华　 孔意文　 (74)专利代理 机构 上海光华专利事务所(普通 合伙) 31219 代理人 张博 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 连铸工艺过程中铸坯 鼓肚量的预测方法 (57)摘要 本发明提供一种连铸工艺过程中铸坯鼓肚 量的预测方法， 包括： 采用二维瞬态模型， 建立温 度场模型和位移场模型,进行铸坯温度场计算及 铸坯鼓肚量计算； 采用生死单元方法， 经循环计 算获得连铸过程中铸坯鼓肚量； 其中， 建立密排 辊与铸坯接触模 型以及矫直辊与 铸坯接触模型， 并于铸坯经过密排辊和矫直辊的时间点压下， 以 模拟密排辊和矫直辊对铸坯鼓肚的约束作用。 本 发明采用有限元的生死单元技术， 能够模拟铸坯 在拉坯过程中的坯壳生长过程 以及坯壳鼓肚量 在拉坯过程中的累积效应； 可有效降低模型计算 规模， 提高计算速度和计算精度； 能有效考虑密 排辊、 矫直辊对鼓肚的约束作用， 使最终凝固成 型时的铸坯 鼓肚量更接 近真实情况。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114239354 A 2022.03.25 CN 114239354 A 1.一种连铸工艺过程中铸坯 鼓肚量的预测方法， 其特 征在于， 包括： 采用二维瞬态模型， 建立温度场模型和位移场模型,进行铸坯温度场计算及铸坯鼓肚 量计算， 所述温度场模型用于计算铸坯在结晶器、 二冷区、 矫直区过程中的温度变化， 所述 位移场模型用于计算铸坯在钢水静压力作用下的铸坯 鼓肚量变化； 采用生死 单元方法， 经循环计算获得 连铸过程中铸坯 鼓肚量； 其中， 建立密排辊与铸坯接触模型和矫直辊与铸坯接触模型， 并于铸坯经过密排辊和 矫直辊的时间点压下， 以模拟密排辊和矫 直辊对铸坯 鼓肚的约束作用。 2.根据权利要求1所述的连铸工艺过程中铸坯鼓肚量的预测方法， 其特征在于： 在所述 温度场模型的计算过程中， 采用定时间步长输出各个时间点的温度场信息及单元的节点信 息， 用以与所述 位移场模型进行 数据传输 。 3.根据权利要求2所述的连铸工艺过程中铸坯鼓肚量的预测方法， 其特征在于： 在所述 位移场模型的计算过程中， 实时读取所述温度场模型在 对应时间点处的温度场信息及单元 的节点信息 。 4.根据权利要求3所述的连铸工艺过程中铸坯鼓肚量的预测方法， 其特征在于： 在所述 位移场模型的计算过程中， 在初始时刻选取温度值高于零强度线的单元并采用生死单元方 法杀死， 用于模拟铸坯初始坯壳生 成过程， 并于筛选后的单元内表 面施加钢水静压力， 用于 计算铸坯 鼓肚量， 形成初始坯壳模型。 5.根据权利要求4所述的连铸工艺过程中铸坯鼓肚量的预测方法， 其特征在于： 在所述 位移场模 型的计算过程中， 在下一时刻， 选取温度值低于零 强度线的单元， 并采用生死单元 方法在所述坯壳模型下激活， 形成新的坯壳模型， 施加对应时刻的钢水静压力， 计算对应时 间点的鼓肚量， 并进行循环计算。 6.根据权利要求5所述的连铸工艺过程中铸坯鼓肚量的预测方法， 其特征在于： 所述循 环计算直至温度值高于零 强度线的单元数量为零时终止， 并获得终止时刻坯壳模型形状及 鼓肚量。 7.根据权利要求4或5所述的连铸工艺过程中铸坯鼓肚量的预测方法， 其特征在于： 所 述钢水静压力的数值随时间变化， 且等于对应时间点处铸坯横截面中心所在位置的钢水静 压力。 8.根据权利要求1所述的连铸工艺过程中铸坯鼓肚量的预测方法， 其特征在于： 所述密 排辊及矫 直辊采用刚体模型。 9.根据权利要求1所述的连铸工艺过程中铸坯鼓肚量的预测方法， 其特征在于： 所述温 度场模型与位移场模型采用同一网格模型或者采用不同的网格模型， 不同的网格模型通过 插值处理进行模型之间的数据传输 。 10.根据权利要求1所述的连铸工艺过程中铸坯鼓肚量的预测方法， 其特征在于： 所述 温度场模型和位移场模型采用1/2或1/4对称模型。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114239354 A 2连铸工艺过 程中铸坯鼓肚量的预测方 法 技术领域 [0001]本发明属于钢铁连铸行业技术领域， 特别是涉及 一种连铸工艺过程中铸坯鼓肚量 的预测方法。 背景技术 [0002]近年来， 随着钢铁产量逐年攀升， 对连铸技术提出了更高的挑战， 尤其是在超高拉 速小方坯连铸、 大方坯连铸、 板坯连铸过程中， 由于连铸坯坯壳厚度较薄， 在钢水静压力作 用下会产生鼓肚， 进而引起连铸坯的内裂纹和中心偏析， 同时鼓肚会产生较大拉坯阻力， 严 重时会阻碍连铸坯运行， 造成浇筑事故。 鼓肚量计算涉及到温度场 ‑结构场耦合、 固 ‑液相变 转换、 液芯压力边界不断变动等难点， 采用传统有限元计算难以完成， 目前国内尚无成熟的 鼓肚量计算及预测方法， 部 分文献中提出采用建立连铸坯三 维模型， 导入温度场， 计算在静 钢水压力作用下 的鼓肚量， 但该方法只能计算铸坯在某一个位置处的鼓肚量， 无法考虑鼓 肚量在连铸过程中的积累效应， 同时也无法考虑 密排辊、 矫 直辊等的压下对鼓肚量的影响。 发明内容 [0003]鉴于以上所述现有技术的缺点， 本发明的目的在于提供一种连铸工艺过程中铸坯 鼓肚量的预测方法， 用于解决现有技 术中的问题。 [0004]为实现上述目的及 其他相关目的， 本发明提供一种连铸工艺过程中铸坯鼓肚量的 预测方法， 包括： [0005]采用二维瞬态模型， 建立温度场模型和位移场模型， 进行铸坯温度场计算及铸坯 鼓肚量计算， 所述温度场模型用于计算铸坯在结 晶器、 二冷区、 矫直区过程中的温度变化， 所述位移场模型用于计算铸坯在钢水静压力作用下的铸坯 鼓肚量变化； [0006]采用生死 单元方法， 经循环计算获得 连铸过程中铸坯 鼓肚量； [0007]其中， 建立密排辊与铸坯接触模型和矫直辊与铸坯接触模型， 并于铸坯经过密排 辊和矫直辊的时间点压下， 以模拟密排辊和矫 直辊对铸坯 鼓肚的约束作用。 [0008]本发明通过有限元二维瞬态模型计算连铸坯在连铸工艺过程中的温度场变化历 程及在钢 水静压力作用下 的鼓肚量， 通过生死单元方法模拟铸坯坯壳的生成过程， 并不断 改变载荷加载位置， 模拟钢 水静压力对坯壳的影响， 同时还考虑了连铸坯经过密排辊和矫 直辊时对鼓肚的约束行为。 [0009]可选地， 在所述温度场模型的计算过程中， 采用定时间步长输出各个时间点的温 度场信息及单 元的节点信息， 用以与所述 位移场模型进行 数据传输 。 [0010]可选地， 在所述位移场模型的计算过程中， 实时读取所述温度场模型在对应时间 点处的温度场信息及单 元的节点信息 。 [0011]可选地， 在所述位移场模型的计算过程中， 在初始时刻选取温度值高于零强度线 的单元并采用生死单元方法杀死， 用于模拟铸坯初始坯壳生成过程， 并于筛选后的单元内 表面施加钢水静压力， 用于计算铸坯 鼓肚量， 形成初始坯壳模型。说　明　书 1/4 页 3 CN 114239354 A 3