本發(fā)明涉及連鑄，尤其是涉及一種連鑄過程結(jié)晶器壽命預(yù)測方法、裝置及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、結(jié)晶器作為連鑄過程中的核心設(shè)備，其結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到連鑄過程的效率和連鑄坯的質(zhì)量。在連鑄生產(chǎn)過程中，由于結(jié)晶器的往復(fù)振動和拉坯運(yùn)動，結(jié)晶器和鑄坯之間存在著相對運(yùn)動。根據(jù)摩擦理論，結(jié)晶器與鑄坯之間存在摩擦力。在摩擦力的作用下，結(jié)晶器在相對運(yùn)動中表面材料不斷損失，產(chǎn)生磨損。這嚴(yán)重影響著結(jié)晶器的使用壽命、鑄坯的質(zhì)量和產(chǎn)量。因此研究摩擦磨損機(jī)理和結(jié)晶器與鑄坯的摩擦磨損行為，對于延長銅板使用壽命和提高鑄坯的質(zhì)量具有重要意義。

2、目前，通常采用經(jīng)驗公式計算結(jié)晶器的壽命。然而，這種結(jié)晶器壽命的預(yù)測方式，需要預(yù)先積累大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致結(jié)晶器壽命的預(yù)測效率較低，與此同時，由于實(shí)際生產(chǎn)過程中的復(fù)雜性和多變性，經(jīng)驗公式可能無法完全準(zhǔn)確地反映所有影響因素，因此導(dǎo)致結(jié)晶器壽命的預(yù)測精度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種連鑄過程結(jié)晶器壽命預(yù)測方法、裝置及存儲介質(zhì)，主要在于能夠提高結(jié)晶器壽命的預(yù)測精度和預(yù)測效率。

2、根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種連鑄過程結(jié)晶器壽命預(yù)測方法，包括：

3、獲取待預(yù)測結(jié)晶器的結(jié)晶器屬性數(shù)據(jù)，以及獲取所述待預(yù)測結(jié)晶器所在連鑄進(jìn)程中的澆鑄鋼種的物性參數(shù)和鑄坯的鑄坯屬性數(shù)據(jù)；

4、基于所述結(jié)晶器屬性數(shù)據(jù)和所述物性參數(shù)，構(gòu)建所述待預(yù)測結(jié)晶器對應(yīng)的結(jié)晶器三維有限元模型，基于所述鑄坯屬性數(shù)據(jù)，構(gòu)建所述鑄坯的鑄坯三維有限元模型，并對所述待預(yù)測結(jié)晶器進(jìn)行反算，得到所述待預(yù)測結(jié)晶器的結(jié)晶器熱流密度，以及確定所述鑄坯的鑄坯熱流密度；

5、將所述結(jié)晶器熱流密度作為結(jié)晶器邊界條件，并基于所述結(jié)晶器邊界條件對連鑄進(jìn)程中的結(jié)晶器三維有限元模型進(jìn)行熱力耦合分析，得到待預(yù)測結(jié)晶器的結(jié)晶器溫度場數(shù)據(jù)和結(jié)晶器應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)；

6、將所述鑄坯熱流密度作為鑄坯邊界條件，并基于所述鑄坯邊界條件對連鑄進(jìn)程中的鑄坯三維有限元模型進(jìn)行熱力耦合分析，得到所述鑄坯的鑄坯溫度場數(shù)據(jù)和鑄坯應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)；

7、基于所述結(jié)晶器溫度場數(shù)據(jù)、結(jié)晶器應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)、鑄坯溫度場數(shù)據(jù)、鑄坯應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)、結(jié)晶器三維有限元模型、鑄坯三維有限元模型，利用預(yù)設(shè)摩擦磨損模型對所述待預(yù)測結(jié)晶器和所述鑄坯之間進(jìn)行摩擦磨損模擬，得到摩擦磨損結(jié)果；

8、基于所述摩擦磨損結(jié)果，確定所述待預(yù)測結(jié)晶器的壽命。

9、根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供一種連鑄過程結(jié)晶器壽命預(yù)測裝置，包括：

10、獲取單元，用于獲取待預(yù)測結(jié)晶器的結(jié)晶器屬性數(shù)據(jù)，以及獲取所述待預(yù)測結(jié)晶器所在連鑄進(jìn)程中的澆鑄鋼種的物性參數(shù)和鑄坯的鑄坯屬性數(shù)據(jù)；

11、構(gòu)建單元，用于基于所述結(jié)晶器屬性數(shù)據(jù)和所述物性參數(shù)，構(gòu)建所述待預(yù)測結(jié)晶器對應(yīng)的結(jié)晶器三維有限元模型，基于所述鑄坯屬性數(shù)據(jù)，構(gòu)建所述鑄坯的鑄坯三維有限元模型，并對所述待預(yù)測結(jié)晶器進(jìn)行反算，得到所述待預(yù)測結(jié)晶器的結(jié)晶器熱流密度，以及確定所述鑄坯的鑄坯熱流密度；

12、第一耦合分析單元，用于將所述結(jié)晶器熱流密度作為結(jié)晶器邊界條件，并基于所述結(jié)晶器邊界條件對連鑄進(jìn)程中的結(jié)晶器三維有限元模型進(jìn)行熱力耦合分析，得到待預(yù)測結(jié)晶器的結(jié)晶器溫度場數(shù)據(jù)和結(jié)晶器應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)；

13、第二耦合分析單元，用于將所述鑄坯熱流密度作為鑄坯邊界條件，并基于所述鑄坯邊界條件對連鑄進(jìn)程中的鑄坯三維有限元模型進(jìn)行熱力耦合分析，得到所述鑄坯的鑄坯溫度場數(shù)據(jù)和鑄坯應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)；

14、摩擦單元，用于將所述結(jié)晶器溫度場數(shù)據(jù)、結(jié)晶器應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)、鑄坯溫度場數(shù)據(jù)、鑄坯應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)輸入至預(yù)設(shè)摩擦磨損模型進(jìn)行所述待預(yù)測結(jié)晶器和所述鑄坯之間的摩擦磨損模擬，得到摩擦磨損結(jié)果；

15、確定單元，用于基于所述摩擦磨損結(jié)果，確定所述待預(yù)測結(jié)晶器的壽命。

16、根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)以上連鑄過程結(jié)晶器壽命預(yù)測方法。

17、根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供一種計算機(jī)設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實(shí)現(xiàn)以上連鑄過程結(jié)晶器壽命預(yù)測方法。

18、根據(jù)本發(fā)明提供的一種連鑄過程結(jié)晶器壽命預(yù)測方法、裝置及存儲介質(zhì)，與目前采用經(jīng)驗公式計算結(jié)晶器的壽命的方式相比，本發(fā)明通過獲取待預(yù)測結(jié)晶器的結(jié)晶器屬性數(shù)據(jù)，以及獲取所述待預(yù)測結(jié)晶器所在連鑄進(jìn)程中的澆鑄鋼種的物性參數(shù)和鑄坯的鑄坯屬性數(shù)據(jù)；并基于所述結(jié)晶器屬性數(shù)據(jù)和所述物性參數(shù)，構(gòu)建所述待預(yù)測結(jié)晶器對應(yīng)的結(jié)晶器三維有限元模型，基于所述鑄坯屬性數(shù)據(jù)，構(gòu)建所述鑄坯的鑄坯三維有限元模型，并對所述待預(yù)測結(jié)晶器進(jìn)行反算，得到所述待預(yù)測結(jié)晶器的結(jié)晶器熱流密度，以及確定所述鑄坯的鑄坯熱流密度；與此同時，將所述結(jié)晶器熱流密度作為結(jié)晶器邊界條件，并基于所述結(jié)晶器邊界條件對連鑄進(jìn)程中的結(jié)晶器三維有限元模型進(jìn)行熱力耦合分析，得到待預(yù)測結(jié)晶器的結(jié)晶器溫度場數(shù)據(jù)和結(jié)晶器應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)；并將所述鑄坯熱流密度作為鑄坯邊界條件，并基于所述鑄坯邊界條件對連鑄進(jìn)程中的鑄坯三維有限元模型進(jìn)行熱力耦合分析，得到所述鑄坯的鑄坯溫度場數(shù)據(jù)和鑄坯應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)；之后基于所述結(jié)晶器溫度場數(shù)據(jù)、結(jié)晶器應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)、鑄坯溫度場數(shù)據(jù)、鑄坯應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)、結(jié)晶器三維有限元模型、鑄坯三維有限元模型，利用預(yù)設(shè)摩擦磨損模型對所述待預(yù)測結(jié)晶器和所述鑄坯之間進(jìn)行摩擦磨損模擬，得到摩擦磨損結(jié)果；最終基于所述摩擦磨損結(jié)果，確定所述待預(yù)測結(jié)晶器的壽命。由此通過分別建立結(jié)晶器和鑄坯三維有限元模型，并分別對結(jié)晶器三維有限元模型和鑄坯三維有限元模型進(jìn)行反算，將反算的熱流密度，作為鑄坯和結(jié)晶器的邊界條件，采用瞬態(tài)強(qiáng)耦合，分別對鑄坯和結(jié)晶器進(jìn)行熱力耦合分析，得到結(jié)晶器溫度場數(shù)據(jù)、結(jié)晶器應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)、鑄坯溫度場數(shù)據(jù)、鑄坯應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)，最終基于上述數(shù)據(jù)，利用摩擦磨損模型實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器和鑄坯之間的摩擦磨損模擬，根據(jù)摩擦磨損結(jié)果確定結(jié)晶器壽命，通過摩擦磨損模擬可以更加詳細(xì)地模擬結(jié)晶器與鑄坯之間的摩擦磨損過程，考慮更多的影響因素和邊界條件，從而得到更加準(zhǔn)確的壽命預(yù)測結(jié)果，同時無需獲取大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，提高了壽命預(yù)測效率，即通過綜合考慮應(yīng)力應(yīng)變、溫度場等多種因素來對結(jié)晶器和鑄坯之間的摩擦磨損行為進(jìn)行模擬，以此來確定磨損結(jié)果，無需實(shí)際搭建實(shí)驗裝置和進(jìn)行實(shí)驗操作，從而大大節(jié)省了成本和時間，同時在摩擦磨損模擬的過程中，綜合考慮了應(yīng)力、應(yīng)變、溫度場等多種因素，能夠提高模擬準(zhǔn)確度，進(jìn)而提高結(jié)晶器壽命預(yù)測精度。

技術(shù)特征：

1.一種連鑄過程結(jié)晶器壽命預(yù)測方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，獲取所述待預(yù)測結(jié)晶器所在連鑄進(jìn)程中的澆鑄鋼種的物性參數(shù)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述結(jié)晶器熱流密度包括結(jié)晶器熱面熱流密度和結(jié)晶器冷面熱流密度；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定所述鑄坯的鑄坯熱流密度，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述結(jié)晶器邊界條件對連鑄進(jìn)程中的結(jié)晶器三維有限元模型進(jìn)行熱力耦合分析，得到待預(yù)測結(jié)晶器的結(jié)晶器溫度場數(shù)據(jù)和結(jié)晶器應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述鑄坯邊界條件對連鑄進(jìn)程中的鑄坯三維有限元模型進(jìn)行熱力耦合分析，得到所述鑄坯的鑄坯溫度場數(shù)據(jù)和鑄坯應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述結(jié)晶器溫度場數(shù)據(jù)、結(jié)晶器應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)、鑄坯溫度場數(shù)據(jù)、鑄坯應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)據(jù)、結(jié)晶器三維有限元模型、鑄坯三維有限元模型，利用預(yù)設(shè)摩擦磨損模型對所述待預(yù)測結(jié)晶器和所述鑄坯之間進(jìn)行摩擦磨損模擬，得到摩擦磨損結(jié)果，包括：

8.一種連鑄過程結(jié)晶器壽命預(yù)測裝置，其特征在于，包括：

9.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法的步驟。

10.一種計算機(jī)設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種連鑄過程結(jié)晶器壽命預(yù)測方法、裝置及存儲介質(zhì)，包括：構(gòu)建結(jié)晶器三維有限元模型和鑄坯三維有限元模型；對待預(yù)測結(jié)晶器進(jìn)行反算，得到結(jié)晶器熱流密度，并確定鑄坯熱流密度；將結(jié)晶器熱流密度作為結(jié)晶器邊界條件對結(jié)晶器三維有限元模型進(jìn)行熱力耦合分析，得到結(jié)晶器溫度場和結(jié)晶器應(yīng)力應(yīng)變場；基于鑄坯邊界條件對鑄坯三維有限元模型進(jìn)行熱力耦合分析，得到鑄坯溫度場和鑄坯應(yīng)力應(yīng)變場；基于結(jié)晶器溫度場數(shù)據(jù)、結(jié)晶器應(yīng)力應(yīng)變場、鑄坯溫度場、鑄坯應(yīng)力應(yīng)變場、結(jié)晶器三維有限元模型、鑄坯三維有限元模型，利用摩擦磨損模型對結(jié)晶器和鑄坯之間進(jìn)行摩擦磨損模擬；基于所述摩擦磨損結(jié)果，確定待預(yù)測結(jié)晶器的壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：王衛(wèi)領(lǐng),張航,趙辰旭,蔡兆鎮(zhèn),朱苗勇,羅森
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26