(19)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 202211018127.7 (22)申请日 2022.08.24 (71)申请人 中冶南方 连铸技术工程有限责任公 司 地址 430073 湖北省武汉市东湖新 技术开 发区关南工业园光谷大道51号 (72)发明人 刘伟涛　韩占光　谢长川　钱亮　 (74)专利代理 机构 北京鸿元知识产权代理有限 公司 11327 专利代理师 付丽丽　袁文婷 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 17/12(2006.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 铸坯在线热状态 跟踪方法 (57)摘要 本发明提供一种铸坯在 线热状态跟踪 方法， 包括如下步骤： 按照区块划分规则， 对不对称的 异形坯进行区域块划分， 分别得到铸坯中心区域 块和铸坯表 面区域块； 对铸坯中心区域块进行结 构化的粗网格划分， 对铸坯表 面区域块进行结构 化的细网格划分， 得到多块的结构化网格， 并对 结构化网格的网格节点进行索引描述， 将每个结 构化块的网格数据以及索引对应存储； 计算每个 结构化块的网格单元的传热方程系数矩 阵和凝 固潜热释放源项； 依次通过不完全矩阵LU分解和 SIP算法耦 合计算结构化块内的网格单元的温度 场。 利用本发 明能够解决现有技术不适合用于不 对称的异性坯与板坯两用铸机中， 系统可靠性降 低以及受时间步长限制等问题。 权利要求书3页 说明书11页 附图5页 CN 115455760 A 2022.12.09 CN 115455760 A 1.一种铸坯在线热状态 跟踪方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 按照预设的区块划分规则， 对不对称的异形坯进行区域块划分， 分别得到铸坯中心 区域块和铸坯表面区域 块； S2、 对所述铸坯中心区域块进行结构化的粗网格划分， 对所述铸坯表面区域块进行结 构化的细网格划分， 得到多块的结构化网格， 并对 所述结构化网格的节点进行索引描述， 将 每个结构化网格的网格数据以及 索引对应存 储； S3、 根据所述网格数据以及索引， 分别对所述铸坯中心区域块内的每个结构化网格和 所述铸坯表面区域块内的每个结构化网格的传热方程系数矩阵和凝固潜热释放源项进行 计算； S4、 分别对所述铸坯中心区域块和所述铸坯表面区域块的传热方程系数矩阵进行不完 全矩阵LU分解， 并结合所述凝固潜热释放源项计算残差， 分别得到所述铸坯中心区域块内 的结构化网格的残差向量和所述铸坯表面区域 块内的结构化网格的残差向量； S5、 根据所述铸坯中心区域块内的结构化网格的残差向量和所述铸坯表面区域块内的 结构化网格的残差向量， 采用SIP算法耦合计算所述铸坯中心区域块与所述铸坯表面区域 块的温度场， 得到多块的结构化网格的温度场， 并保证区域块界面上的热平衡， 通过迭代 算 法得到满足预设收敛 条件的温度场； S6、 将根据所述满足预设 收敛条件的温度场获取的每个结构化网格的温度值添加至所 述网格数据中， 并根据预设时间步长， 返回步骤S3， 向前推进时间， 将每个结构化网格在不 同时间的温度值与其对应的结构化网格的索引进行对应存 储。 2.根据权利要求1所述的铸坯在线热状态跟踪方法， 其特征在于， 所述 区块划分规则包 括： 使所述不对称的异形坯从铸坯表面指向铸坯内部的方向上保持厚度均匀， 且铸坯中心 区域块的边界由折线或圆弧曲线段围成。 3.根据权利要求1所述的铸坯在线热状态跟踪方法， 其特征在于， 所述对所述铸坯中心 区域块进行结构化的粗网格划分， 对所述铸坯表面区域块进行结构化的细网格划分， 得到 多块的结构化网格， 并对多块的所述结构化网格的节点进行索引描述， 将每个所述结构化 网格的网格数据以及 索引对应存 储包括： 按照第一预设网格尺寸对所述铸坯中心区域块进行结构化的粗网格划分， 按照第 二预 设网格尺寸对所述铸坯表面区域 块进行结构化的细网格划分， 得到多块的结构化网格； 标注所述结构化网格的节点的位置坐标以通过索引描述的方式确定所述结构化网格 的位置， 并将每 个所述结构化网格的网格数据以及 索引对应存 储。 4.根据权利 要求3所述的铸坯在线热状态跟踪方法， 其特征在于， 按照O ‑type或C‑type 的数据结构存储所述铸坯表面区域块的细网格划分后得到的结构化网格的网格数据， 并建 立所述铸坯中心区域块和所述铸坯表面区域块之间边界两侧的结构化网格的对应关系， 将 所述对应关系进行存 储。 5.根据权利要求1所述的铸坯在线热状态跟踪方法， 其特征在于， 所述凝固潜热释放源 项的计算公式为： 其中，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115455760 A 2ρ 为铸坯密度， gl为液相率， L为凝固潜热， t为时间， T为温度； SP为传热计算中凝固潜热 释放源项经 过线性化处理后的比例项， Sc为常数项， SP和SC均为钢种凝固特性 参数。 6.根据权利要求5所述的铸坯在线热状态跟踪方法， 其特征在于， 在 分别对所述铸坯中 心区域块内的每个结构化网格和所述铸坯表面区域块内的每个结构化网格的凝固潜热释 放源项进行计算之前， 还 包括： 建立预设温度区间内各铸坯温度对应的钢种凝 固特性参数的数据表格； 在计算所述凝 固潜热释放源项时， 通过查找所述数据表格获取与当前铸坯温度所对应的凝固特性 参数。 7.根据权利要求3所述的铸坯在线热状态跟踪方法， 其特征在于， 分别对所述铸坯中心 区域块内的每个结构化网格和所述铸坯表面区域块内的每个结构化网格的传热方程系数 矩阵进行计算， 包括： 根据不包含所述铸坯中心区域块和所述铸坯表面区域块之间边界的结构化网格的内 部节点的传热离散方程和所述包含所述铸坯中心 区域块和所述铸坯表面区域块之间边界 的内部边界传热离 散方程， 确定传热离 散方程组； 根据所述传热离 散方程组， 确定传热 方程系数矩阵。 8.根据权利要求7所述的铸坯在线热状态跟踪方法， 其特征在于， 所述不包含所述铸坯 中心区域 块和所述铸坯表面区域 块之间边界的结构化网格的内部节点的传热离 散方程为： 其中， 下标l为相邻的结构化网格的索引， l的取值范围为东E、 西W、 南S和北N四个相邻的结构 化网格， 下标P为当前结构化网格， AP为系数， Al为与当前结构化网格P相邻的结构化网格的 矩阵系数， φ为 求解变量； Qp为载荷向量； 所述包含所述铸坯中心区域块和所述铸坯表面区域块之间边界的内部边界传热离散 方程为： 对于铸坯中心区域 块， 所述内部边界传热离 散方程为： 对于铸坯表面区域 块， 所述内部边界传热离 散方程为： 其中， P为包含铸坯中心区域块和铸坯表面区域块的内部边界的结构化网格， 下标l的取值范 围为不涉及内部边界的相邻单元， l的取值为西W、 南S和北N， 下标L和R分别表 示内部边界两 侧的左和右邻接单 元， 数组AR和AL分别为方程式的系数。 9.根据权利要求8所述的铸坯在线热状态跟踪方法， 其特征在于， 所述结构化网格的传 热方程系数矩阵的不完全矩阵LU分解的公式为： Aφ＝b； LU＝A+N＝M； 其中， A为传热方程系数矩阵， M为A的一个近似矩阵， N为M与A的差值矩阵， N满足Nφ≈0的条件。 10.根据权利要求9所述的铸坯在线热状态跟踪方法， 其特征在于， 在所述根据所述铸权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115455760 A 3