本发明专利技术的铸模内凝固壳厚推定装置具备：输入装置，被输入连续铸造设备的中间包中的钢液的温度及成分的计测结果、在连续铸造设备中浇铸的铸片的宽度、厚度及浇铸速度的计测结果以及铸模内的钢液流速分布；模型数据库，保存有与连续铸造设备的铸模内的钢液的凝固反应相关的模型式及参数；换算部，将输入到输入装置的铸模内的钢液流速变换为热传导参数；及传热模型计算部，通过使用连续铸造设备的中间包中的钢液的温度及成分的计测结果、在连续铸造设备中浇铸的铸片的宽度、厚度及浇铸速度的计测结果、模型式、参数以及由换算部计算出的热传导参数来解三维非稳态热传导方程式，从而计算铸模及铸模内的钢的温度分布，由此推定铸模内凝固壳厚。凝固壳厚。凝固壳厚。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铸模内凝固壳厚推定装置及铸模内凝固壳厚推定方法
[0001]本专利技术涉及铸模内凝固壳厚推定装置及铸模内凝固壳厚推定方法。
技术介绍
[0002]在连续铸造机中，钢液从中间包连续地注入，由埋设有水冷管的铸模冷却，从铸模的下部抽出。在连续铸造工艺中，越来越要求由高速铸造实现的生产性提高，但铸造速度的高速化会使铸模下端部处的铸片的凝固壳厚的减小、不均一的凝固壳厚分布产生。其结果，有可能发生在凝固壳厚薄的部位来到了铸模出口时凝固壳破裂而发生漏钢的所谓漏钢(breakout)。若发生漏钢，则会产生长时间的操作停止时间而生产性显著恶化。因而，期望能够一边进行高速铸造一边确切地预知漏钢的危险的手法的开发，提出了各种各样的方法。例如在专利文献1中记载了以下方法：基于钢液从液面到铸模出口的热通量曲线来推定从液面起铸模出口方向规定位置处的凝固壳厚，基于此来预测铸模出口的凝固壳厚。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2011
‑
79023号公报
[0006]专利文献2：日本特开2016
‑
16414号公报
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献1：日本金属学会志Vol.45(1981)，No.3，p.242
技术实现思路
[0009]专利技术所要解决的课题
[0010]然而，在专利文献1所记载的方法中，由铸模内的钢液流动引起的向凝固界面的热输入仅在稳定状态下考虑。因而，根据专利文献1所记载的方法，可认为：伴随于与钢液流动的非稳态的变化相伴的显热的偏差，在凝固壳厚的推定值中经常产生偏差。另外，在专利文献1所记载的方法中，传热计算以一维的方式执行，仅推定凝固壳厚的高度方向分布。但是，实际上，即使是相同的高度位置，在铸模的宽度方向及厚度方向上在凝固壳厚中也存在不均，因此，凭借专利文献1所记载的方法，无法预测铸模的宽度方向及厚度方向上的局部性的凝固壳的薄壁化。
[0011]本专利技术鉴于上述课题而完成，其目的在于，提供能够高精度地推定包括铸模的宽度方向及厚度方向在内的铸模内的凝固壳厚的铸模内凝固壳厚推定装置及铸模内凝固壳厚推定方法。
[0012]用于解决课题的手段
[0013]本专利技术的铸模内凝固壳厚推定装置的特征在于，具备：输入装置，被输入连续铸造设备的中间包中的钢液的温度及成分的计测结果、在所述连续铸造设备中浇铸的铸片的宽度、厚度及浇铸速度的计测结果以及铸模内的钢液流速分布；模型数据库，保存有与所述连续铸造设备的铸模内的钢液的凝固反应相关的模型式及参数；换算部，将输入到所述输入
装置的铸模内的钢液流速变换为热传导参数；及传热模型计算部，通过使用所述连续铸造设备的中间包中的钢液的温度及成分的计测结果、在所述连续铸造设备中浇铸的铸片的宽度、厚度及浇铸速度的计测结果、所述模型式、所述参数以及由所述换算部计算出的热传导参数来解三维非稳态热传导方程式，从而计算铸模及铸模内的钢的温度分布，由此推定铸模内凝固壳厚。
[0014]本专利技术的铸模内凝固壳厚推定装置根据上述专利技术，其特征在于，所述换算部将比钢液的固相线温度高温且比液相线温度低温的区域中的钢液流速变换为热传导参数。
[0015]本专利技术的铸模内凝固壳厚推定装置根据上述专利技术，其特征在于，所述传热模型计算部根据铸模内的钢的温度分布来算出钢液的凝固收缩量，基于该凝固收缩量来算出铸模与凝固壳之间的综合热传递系数。
[0016]本专利技术的铸模内凝固壳厚推定装置根据上述专利技术，其特征在于，所述传热模型计算部通过将在铸模的高度方向上分割的二维非稳态传热计算模型在高度方向上排列来进行三维非稳态传热计算。
[0017]本专利技术的铸模内凝固壳厚推定方法的特征在于，包括：输入步骤，输入连续铸造设备的中间包中的钢液的温度及成分的计测结果、在所述连续铸造设备中浇铸的铸片的宽度、厚度及浇铸速度的计测结果以及铸模内的钢液流速分布；换算步骤，将在所述输入步骤中输入的铸模内的钢液流速变换为热传导参数；及传热模型计算步骤，通过使用所述连续铸造设备的中间包中的钢液的温度及成分的计测结果、在所述连续铸造设备中浇铸的铸片的宽度、厚度及浇铸速度的计测结果、与所述连续铸造设备的铸模内的钢液的凝固反应相关的模型式及参数、在所述换算步骤中计算出的热传导参数来解三维非稳态热传导方程式，从而计算铸模及铸模内的钢的温度分布，由此推定铸模内凝固壳厚。
[0018]本专利技术的铸模内凝固壳厚推定方法根据上述专利技术，其特征在于，所述换算步骤包括将比钢液的固相线温度高温且比液相线温度低温的区域中的钢液流速变换为热传导参数的步骤。
[0019]本专利技术的铸模内凝固壳厚推定方法根据上述专利技术，其特征在于，所述传热模型计算步骤包括根据铸模内的钢的温度分布来算出钢液的凝固收缩量并基于该凝固收缩量来算出铸模与凝固壳之间的综合热传递系数的步骤。
[0020]本专利技术的铸模内凝固壳厚推定方法根据上述专利技术，其特征在于，所述传热模型计算步骤包括通过在铸模的高度方向上分割的二维非稳态传热计算模型在高度方向上排列来进行三维非稳态传热计算的步骤。
[0021]专利技术效果
[0022]根据本专利技术的铸模内凝固壳厚推定装置及铸模内凝固壳厚推定方法，能够高精度地推定包括铸模的宽度方向及厚度方向在内的铸模内的凝固壳厚。
附图说明
[0023]图1是示出作为本专利技术的一实施方式的铸模内凝固壳厚推定装置的结构的示意图。
[0024]图2是示出一维非稳态传热计算模型的结构例的示意图。
[0025]图3是示出钢液流速与铸模除热量的关系的一例的图。
[0026]图4是示出半凝固区域热传导率与铸模除热量的关系的一例的图。
[0027]图5是示出钢液流速与半凝固区域热传导率的关系的一例的图。
[0028]图6是示出作为本专利技术的一实施方式的铸模内凝固壳厚推定处理的流程的流程图。
[0029]图7是示出三维非稳态传热计算模型的结构例的示意图。
[0030]图8是示出从铸模铜板表面起的距离与温度的关系的一例的图。
[0031]图9是示出钢的温度与密度的关系的一例的图。
[0032]图10是示出在以不将钢液流动分布用作输入条件的方式计算了三维非稳态传热计算模型的情况下得到的凝固壳厚分布的一例的图。
[0033]图11是示出铸模内的三维钢液流动分布的一例的图。
[0034]图12是示出在将铸模内的三维钢液流动分布用作输入条件而计算了三维非稳态传热计算模型的情况下得到的凝固壳厚分布的一例的图。
具体实施方式
[0035]以下，参照附图对作为本专利技术的一实施方式的铸模内凝固壳厚推定装置的结构及其动作进行详细说明。
[0036]〔铸模内凝固壳厚推定装置的结构〕
[0037]首先，参照图1，对作为本专利技术的一实施方式的铸模内凝固壳厚推定装置的结构进行说明。
[0038]图1是示出作为本专利技术的一实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种铸模内凝固壳厚推定装置，其特征在于，具备：输入装置，被输入连续铸造设备的中间包中的钢液的温度及成分的计测结果、在所述连续铸造设备中浇铸的铸片的宽度、厚度及浇铸速度的计测结果以及铸模内的钢液流速分布；模型数据库，保存有与所述连续铸造设备的铸模内的钢液的凝固反应相关的模型式及参数；换算部，将输入到所述输入装置的铸模内的钢液流速变换为热传导参数；及传热模型计算部，通过使用所述连续铸造设备的中间包中的钢液的温度及成分的计测结果、在所述连续铸造设备中浇铸的铸片的宽度、厚度及浇铸速度的计测结果、所述模型式、所述参数以及由所述换算部计算出的热传导参数来解三维非稳态热传导方程式，从而计算铸模及铸模内的钢的温度分布，由此推定铸模内凝固壳厚。2.根据权利要求1所述的铸模内凝固壳厚推定装置，其特征在于，所述换算部将比钢液的固相线温度高温且比液相线温度低温的区域中的钢液流速变换为热传导参数。3.根据权利要求1或2所述的铸模内凝固壳厚推定装置，其特征在于，所述传热模型计算部根据铸模内的钢的温度分布来算出钢液的凝固收缩量，基于该凝固收缩量来算出铸模与凝固壳之间的综合热传递系数。4.根据权利要求1～3中任一项所述的铸模内凝固壳厚推定装置，其特征在于，所述传热模型计算部通过将在铸模的高度方向上分割的二维非稳态传热计算模型在高度方向上排列来进行三维非稳态传热计算。5.一...
【专利技术属性】
技术研发人员：益田稜介，桥本佳也，松井章敏，森田周吾，林田达郎，郡山大河，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：
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