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)振動和拉坯運動，結(jié)晶器和鑄坯之間存在著相對運動。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)晶器在相對運動中表面材料不斷損失，產(chǎn)生磨損。這嚴重影響著結(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程中的結(jié)晶器三維有限元模型進行熱力耦合分析，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程中的鑄坯三維有限元模型進行熱力耦合分析，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程中的結(jié)晶器三維有限元模型進行熱力耦合分析，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程中的鑄坯三維有限元模型進行熱力耦合分析，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，提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(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行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(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程中的結(jié)晶器三維有限元模型進行熱力耦合分析，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程中的鑄坯三維有限元模型進行熱力耦合分析，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)強耦合，分別對鑄坯和結(jié)晶器進行熱力耦合分析，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行模擬，以此來確定磨損結(jié)果，無需實際搭建實驗裝置和進行實驗操作，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，能夠提高模擬準確度，進而提高結(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程中的結(jié)晶器三維有限元模型進行熱力耦合分析，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程中的鑄坯三維有限元模型進行熱力耦合分析，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：

9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(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行的計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(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