金属枝晶间距预测方法及装置、设备、存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种枝晶间距预测方法及装置、设备、存储介质，通过获取金属在连铸轻压下过程中连铸机的轻压下量、实时总压下量、实时凝固速度和实时温度梯度，并代入关系模型，获得金属的预测枝晶间距，其中，关系模型用于反映金属枝晶间距与连铸轻压下工艺参数的关系，从而可以反映连铸轻压下过程中金属枝晶间距与工艺参数的关系，进而可以对连铸轻压下过程中金属枝晶间距进行动态预测。

【技术实现步骤摘要】
金属枝晶间距预测方法及装置、设备、存储介质
本专利技术属于金属连铸
，具体涉及一种金属枝晶间距预测方法及装置、设备、存储介质。
技术介绍
金属的凝固速度、凝固前沿固液两相区的温度梯度(由冷却速度决定)及凝固条件是影响其凝固组织(如枝晶)的重要因素，而枝晶间距是影响连铸钢坯质量的主要指标，即合金成分和凝固速度影响树枝晶细化程度，直接影响枝晶生长和显微偏析，最终影响钢材的机械性能。目前国内外很多学者对传统连铸工艺下金属的枝晶间距进行了不同层次的研究，并形成系统理论，认为一次枝晶间距λ1与凝固速度、温度梯度有关，二次枝晶间距λ2与凝固速度有关。为了获得质量更好的钢材，很多学者探索枝晶间距与凝固速度、温度梯度及凝固条件的关系模型，反映凝固机理(如枝晶间距)与工艺参数的关系，用于确定合理工艺参数以减少缺陷。比如：雅可彼对无轻压下的连铸坯壳的凝固速度和温度梯度进行测量，得到计算一次枝晶间距和二次枝晶间距的公式:式中：G代表温度梯度，单位是℃·mm-1；R代表凝固速度，单位是mm·s-1；K.Nagai按照经验公式计算出低碳钢的二次枝晶间距λ2＝688(60R)-0.36，靠测量低碳钢二次枝晶间距，计算出不同厚度的凝固冷却速度；Han.Kim等研究高磷钢，得出枝晶间距与冷却速度的关系：λ1＝0.371ε-0.329，λ2＝688(60ε)-0.36；J.E.Spinelli等根据二次枝晶间距与冷却速度的试验关系式，得出304钢的二次枝晶间距λ2＝68ε-0.45[20]，并靠测量不同位置的二次枝晶间距λ2，计算出不同厚度的凝固冷却速度。但是，上述这些研究都是在传统连铸(无轻压下)工艺下进行的，已经不适应近几年发展起来并在国内外得到广泛应用的连铸轻压下新工艺。连铸轻压下新工艺是通过机械压力弥补、避免或焊合中心疏松，减少中心偏析，改善材料性能。其中，关键的工艺参数包括：总压下量、压下位置及指定区域的压下率和压下速率等。在连铸轻压下过程中很多工艺参数会发生变化，而以上模型均为静态模型，受限于技术和认知落后，在当今动态轻压下等新工艺的应用场景下，这些静态模型更显得与现实生产严重脱节，无法对连铸轻压下过程中金属枝晶间距进行动态预测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种枝晶间距预测方法及装置、设备、存储介质，可以对连铸轻压下过程中金属枝晶间距进行动态预测。本专利技术实施例第一方面公开一种金属枝晶间距预测方法，包括：获取金属在连铸轻压下过程中连铸机的轻压下量、实时总压下量和实时冷却水参数；所述实时冷却水参数包括实时凝固速度和实时温度梯度；将所述连铸机的轻压下量、所述实时总压下量和所述实时冷却水参数代入关系模型，获得所述金属的预测枝晶间距；其中，所述关系模型用于反映金属枝晶间距与连铸轻压下工艺参数的关系。在其中一个实施例中，所述预测枝晶间距包括一次枝晶间距和二次枝晶间距；所述关系模型通过以下公式表示：式中，λ1代表所述一次枝晶间距，λ2代表所述二次枝晶间距，R代表所述实时凝固速度，G代表所述实时温度梯度，Δ代表所述实时总压下量,Z代表连铸机的轻压下量，n、p均为经验常数。在其中一个实施例中，所述将所述连铸机的轻压下量、所述实时总压下量和所述实时冷却水参数代入关系模型获得所述金属的预测枝晶间距之前，所述方法还包括：针对各种不同生产工艺，利用枝晶腐蚀法对无轻压下铸坯中间坯进行枝晶腐蚀显形，然后测量各个不同位置的枝晶间距平均值并代入雅可彼模型，计算出各个位置对应的凝固速度和温度梯度；针对各种不同生产工艺，利用枝晶腐蚀法对有轻压下铸坯中间坯进行枝晶腐蚀显形，然后测量各个不同位置的枝晶间距并代入所述关系模型，同时将测得的连铸总压下量、连铸机的轻压下量以及所述雅可彼模型计算出的各个位置对应的凝固速度和温度梯度代入所述关系模型，求解出所述关系模型的经验常数的值。在其中一个实施例中，所述求解出所述关系模型的经验常数的值之后，以及所述将所述连铸机的轻压下量、所述实时总压下量和所述实时冷却水参数代入关系模型获得所述金属的预测枝晶间距之前，所述方法还包括：针对无轻压下和有轻压下两种情况，分别计算各种工艺下铸坯试样的凝固速度，若各种工艺在两种情况下所述凝固速度的差值均小于指定阈值，判定所述关系模型成立，并执行所述将所述连铸机的轻压下量、所述实时总压下量和所述实时冷却水参数代入关系模型获得所述金属的预测枝晶间距的步骤。在其中一个实施例中，n＝-0.45，p＝-0.31。本专利技术实施例第二方面公开一种枝晶间距预测装置，包括：获取单元，用于获取金属在连铸轻压下过程中连铸机的轻压下量、实时总压下量和实时冷却水参数；所述实时冷却水参数包括实时凝固速度和实时温度梯度；预测单元，用于将所述连铸机的轻压下量、所述实时总压下量和所述实时冷却水参数代入关系模型，获得所述金属的预测枝晶间距；其中，所述关系模型用于反映金属枝晶间距与连铸轻压下工艺参数的关系。在其中一个实施例中，所述枝晶间距预测装置还包括：计算单元，用于在所述预测单元将所述连铸机的轻压下量、所述实时总压下量和所述实时冷却水参数代入关系模型获得所述金属的预测枝晶间距之前，针对各种不同生产工艺，利用枝晶腐蚀法对无轻压下铸坯中间坯进行枝晶腐蚀显形，然后测量各个不同位置的枝晶间距平均值并代入雅可彼模型，计算出各个位置对应的凝固速度和温度梯度；求解单元，用于针对各种不同生产工艺，利用枝晶腐蚀法对有轻压下铸坯中间坯进行枝晶腐蚀显形，然后测量各个不同位置的枝晶间距并代入所述关系模型，同时将测得的连铸总压下量、连铸机的轻压下量以及所述雅可彼模型计算出的各个位置对应的凝固速度和温度梯度代入所述关系模型，求解出所述关系模型的经验常数的值。在其中一个实施例中，所述枝晶间距预测装置还包括：验证单元，用于在所述求解单元求解出所述关系模型的经验常数的值之后，以及所述预测单元将所述连铸机的轻压下量、所述实时总压下量和所述实时冷却水参数代入关系模型获得所述金属的预测枝晶间距之前，针对无轻压下和有轻压下两种情况，分别计算各种工艺下铸坯试样的凝固速度；以及，在各种工艺在两种情况下所述凝固速度的差值均小于指定阈值时，判定所述关系模型成立，并触发所述预测单元执行所述将所述连铸机的轻压下量、所述实时总压下量和所述实时冷却水参数代入关系模型获得所述金属的预测枝晶间距的操作。本专利技术实施例第三方面公开一种电子设备，包括存储有可执行程序代码的存储器以及与所述存储器耦合的处理器；所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，用于执行第一方面公开的枝晶间距预测方法。本专利技术实施例第四方面公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行第一方面公开的枝晶间距预测方法。本专利技术所提供的枝晶间距预测方法及装置、设备、存储介质，通过获取金属在连铸轻压下过程中连铸机的轻压下量、实时总压下量、实时凝固速度和实时温度梯度，并代本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.金属枝晶间距预测方法，其特征在于，包括：/n获取金属在连铸轻压下过程中连铸机的轻压下量、实时总压下量和实时冷却水参数；所述实时冷却水参数包括实时凝固速度和实时温度梯度；/n将所述连铸机的轻压下量、所述实时总压下量和所述实时冷却水参数代入关系模型，获得所述金属的预测枝晶间距；其中，所述关系模型用于反映金属枝晶间距与连铸轻压下工艺参数的关系。/n

【技术特征摘要】
1.金属枝晶间距预测方法，其特征在于，包括：
获取金属在连铸轻压下过程中连铸机的轻压下量、实时总压下量和实时冷却水参数；所述实时冷却水参数包括实时凝固速度和实时温度梯度；
将所述连铸机的轻压下量、所述实时总压下量和所述实时冷却水参数代入关系模型，获得所述金属的预测枝晶间距；其中，所述关系模型用于反映金属枝晶间距与连铸轻压下工艺参数的关系。


2.如权利要求1所述的金属枝晶间距预测方法，其特征在于，所述预测枝晶间距包括一次枝晶间距和二次枝晶间距；所述关系模型通过以下公式表示：



式中，λ1代表所述一次枝晶间距，λ2代表所述二次枝晶间距，R代表所述实时凝固速度，G代表所述实时温度梯度，Δ代表所述实时总压下量,Z代表连铸机的轻压下量，n、p均为经验常数。


3.如权利要求2所述的金属枝晶间距预测方法，其特征在于，所述将所述连铸机的轻压下量、所述实时总压下量和所述实时冷却水参数代入关系模型获得所述金属的预测枝晶间距之前，所述方法还包括：
针对各种不同生产工艺，利用枝晶腐蚀法对无轻压下铸坯中间坯进行枝晶腐蚀显形，然后测量各个不同位置的枝晶间距平均值并代入雅可彼模型，计算出各个位置对应的凝固速度和温度梯度；
针对各种不同生产工艺，利用枝晶腐蚀法对有轻压下铸坯中间坯进行枝晶腐蚀显形，然后测量各个不同位置的枝晶间距并代入所述关系模型，同时将测得的连铸总压下量、连铸机的轻压下量以及所述雅可彼模型计算出的各个位置对应的凝固速度和温度梯度代入所述关系模型，求解出所述关系模型的经验常数的值。


4.如权利要求3所述的金属枝晶间距预测方法，其特征在于，所述求解出所述关系模型的经验常数的值之后，以及所述将所述连铸机的轻压下量、所述实时总压下量和所述实时冷却水参数代入关系模型获得所述金属的预测枝晶间距之前，所述方法还包括：
针对无轻压下和有轻压下两种情况，分别计算各种工艺下铸坯试样的凝固速度，若各种工艺在两种情况下所述凝固速度的差值均小于指定阈值，判定所述关系模型成立，并执行所述将所述连铸机的轻压下量、所述实时总压下量和所述实时冷却水参数代入关系模型获得所述金属的预测枝晶间距的步骤。


5.如权利要求2至4任一项所述的金属枝晶间距预测方法，其特征在于，n＝-0.45，p＝-0.31。

【专利技术属性】
技术研发人员：齐新霞，贾琦，程思龙，贺元，靳琪，
申请(专利权)人：北京理工大学珠海学院，
类型：发明
国别省市：广东;44