电子信息技术

本发明公开了一种连铸异型坯微观和宏观裂纹萌发和扩展的研究方法，通过ANSYS模拟出异型坯在结晶器中的温度场和应力场，从而找出铸坯裂纹最易萌生与扩展的位置；然后采用ABAQUS有限元软件和扩展有限元法，并结合高温断裂实验，基于XFEM模拟铸坯表面裂纹的扩展行为；最后通过上一步计算得出的裂尖单元应力与位移，以此为边界条件，模拟细观条件下晶体裂纹的萌生与扩展行为。可以提出对生产工艺条件的优化建议，以减少铸坯表面的缺陷，特别是裂纹的问题，解决了当前工程上难以有效解决异型坯的表面裂纹问题。

1.提升连铸坯质量与成材率：通过研究裂纹萌发与扩展机制，优化连铸工艺参数（如冷却速率、拉坯速度），减少异型坯表面及内部缺陷，显著提高钢材生产质量和成材率，降低企业生产成本。

2.开发新型耐裂纹合金钢：结合裂纹形成机理的研究成果，指导高强钢、耐候钢等特种钢材的成分设计，开发抗裂纹敏感性更强的先进材料，拓展高端钢材市场应用。

3.智能检测与在线监控技术融合：利用裂纹扩展规律的研究数据，结合AI图像识别和传感器技术，开发连铸过程的实时裂纹监测系统，实现生产过程的智能化质量控制。

4.推动连铸工艺理论创新：研究成果可为异型坯连铸的数值模拟提供更精确的边界条件与损伤模型，促进连铸理论发展，并为其他金属材料的铸造工艺优化提供参考。

采用异型坯连铸结晶器内 的热力耦合分析、异型坯表面裂纹宏观扩展研究、异型坯晶体内裂纹萌生及扩展模拟多目 标优化的连铸坯微观和宏观裂纹萌发和扩展的研究方法，从而提出对生产工艺条件的优化 建议，以减少铸坯表面缺陷，特别是表面裂纹问题，解决了当前工程上难以有效分析和控制 异型坯的表面裂纹问题。本发明统筹连铸坯微观和宏观裂纹萌发和扩展研究的全过程，从 整个系统高度科学分析谋划计算，分析铸坯宏观和微细观表面裂纹的相互作用规律，在此 基础上探讨宏观工艺参数优化方案。