СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ВРЕМЕННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОСТОЯНИЯ ОБЪЕМА СТАЛИ С ПОМОЩЬЮ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ И СВЯЗАННЫЕ С ЭТИМ ОБЪЕКТЫ

1. Способ моделирования для временной характеристики состояния (Z) объема стали (13) с помощью вычислительной машины (1), причем объем стали (13) моделируют в вычислительной машине (1) с помощью множества элементов объема (14), причем состояние (Z) объема стали (13) в определенный момент времени (t) содержит для каждого из элементов объема (14) величины (е, рА, сА), которые являются характеристическими для имеющейся в этот момент времени (t) в соответствующем элементе объема (14) энтальпии (е) и для относительных содержаний (рА, pF, pZ), в которых сталь присутствует в соответствующем элементе объема (14) в этот момент времени (t) в фазах аустенит, феррит и цементит, причем вычислительная машина (1) определяет для по меньшей мере одного из элементов объема (14) временную характеристику характеристических величин (е, рА, сА) путем решения уравнения теплопроводности и уравнения фазового превращения, причем соответственно одной из характеристических величин (е, рА, сА) является локально неизменная внутри соответствующего элемента объема (14) средняя концентрация (сА) внедренных элементов в фазе аустенит соответствующего элемента объема (14), относительное содержание (рА) фазы аустенит в соответствующем элементе объема (14) и энтальпия (е) соответствующего элемента объема (14) так, что относительное содержание (pF, pZ) фаз феррит и цементит в соответствующем элементе объема (14) являются величинами, выведенными из характеристических величин (е, рА, сА).
2. Способ моделирования по п.1, отличающийся тем, что вычислительная машина (1) в рамках решения уравнения теплопроводности и/или в рамках решения уравнения фазового превращения определяет для по меньшей мере одного элемента объема (14) зависимость между энтальпией (е) и температурой (Т) и при этом учитывает, что зависимость зависит не только от относительных содержаний (рА, pF, pZ), но и также от концентрации (сА) внедренных элементов, как таковых.
3. Способ моделирования по п.1 или 2, отличающийся тем, что определение зависимости между энтальпией (е) и температурой (Т) производят при помощи уравнения е=рАеА(Т)+pFeF(T)+pZeZ(Т), причем рА, pF и pZ являются относительными содержаниями, в которых сталь присутствует в по меньшей мере одном элементе объема (14) в фазах аустенит, феррит и цементит, а еА, eF и еZ являются функциями, которые соответственно описывают зависимость между энтальпией (е) и температурой (Т) в по меньшей мере одном элементе объема (14) для случая, что элемент объема (14) имеется исключительно в фазе аустенит, феррит или соответственно цементит, и что в случае функции еА учитывают, что зависимость между энтальпией (е) и температурой (Т) в фазе аустенит зависит также от концентрации (сА) внедренных элементов, как таковых, в фазе аустенит.
4. Способ моделирования по п.1, отличающийся тем, что вычислительная машина (1) уже до моделирования временной характеристики состояния (Z) объема стали (13) определяет для множества значений характеристических величин (е, рА, сА) зависимость между энтальпией (е) и температурой (Т) и запоминает в виде поля опорных точек, и что вычислительная машина (1) в рамках моделирования временной характеристики состояния объема стали (13) определяет на основании поля опорных точек температуру (Т), имеющуюся в по меньшей мере одном элементе объема (14).
5. Способ моделирования по п.4, отличающийся тем, что вычислительная машина (1) уже до моделирования временной характеристики состояния (Z) объема стали (13) для множества значений характеристических величин (е, рА, сА) определяет зависимость между энтальпией (е) и теплопроводностью (λ) и запоминает в виде поля опорных точек, и что вычислительная машина (1) в рамках моделирования временной характеристики состояния объема стали (13) определяет на основании поля опорных точек имеющуюся в по меньшей мере одном элементе объема (14) теплопроводность (λ).
6. Способ моделирования по п.1, отличающийся тем, что уравнение теплопроводности имеет в много- или соответственно одномерном случае форму:
или соответственно
где λ означает теплопроводность по меньшей мере одного элемента объема (14), р - плотность стали и Q - количество тепла, которое производится за счет внешних воздействий в по меньшей мере одном элементе объема (14), и что произведенное за счет внешних воздействий в по меньшей мере одном элементе объема (14) количество тепла (Q) не содержит никаких составляющих, которые происходят от фазовых превращений.
7. Способ моделирования по п.1, отличающийся тем, что вычислительная машина (1) в рамках решения уравнения фазового превращения определяет свободные энтальпии Гиббса фаз аустенит, феррит и цементит на основе свободных энтальпий Гиббса - скорости превращения фаз аустенит, феррит и цементит и на основе скоростей превращения - относительные содержания (рА, pF, pZ) фаз аустенит, феррит и цементит.
8. Способ моделирования по п.1, отличающийся тем, что вычислительная машина (1) в рамках решения уравнения фазового превращения при решении по меньшей мере одной задачи Стефана для по меньшей мере одного элемента объема (14) определяет аустенитную область и распределение концентрации внедренных элементов в аустенитной области по меньшей мере одного элемента объема (14), на основе соотношения аустенитной области и по меньшей мере одного элемента объема (14) определяет в целом относительное содержание (рА) фазы аустенит и путем усреднения распределения концентрации внедренных элементов в аустенитной области по меньшей мере одного элемента объема (14) определяет среднюю концентрацию (сА) внедренных элементов в фазе аустенит.
9. Способ моделирования по п.1, отличающийся тем, что вычислительная машина (1) выполняет способ моделирования в режиме "он-лайн" и в реальном времени с прохождением соответствующего действительного объема стали (13') через устройство воздействия (16) для термического воздействия на действительный объем стали (13').
10. Способ моделирования по п.1, отличающийся тем, что вычислительная машина (1) при применении способа моделирования определяет задающие воздействия (Р) для нацеленного воздействия на состояние (Z') действительного объема стали (13') и передает на соответствующее устройство воздействия (16) для термического воздействия на действительный объем стали (13').
11. Способ моделирования по п.9 или 10, отличающийся тем, что к вычислительной машине (1) подводят зарегистрированную после термического воздействия на действительный объем стали (13') действительную температуру (Т') действительного объема стали (13'), и что вычислительная машина (1) сравнивает действительную температуру (Т') с соответствующей, определенной в рамках способа моделирования температурой (Т) и соответственно согласует способ моделирования.
12. Носитель данных с запомненной на носителе данных компьютерной программой (11) для осуществления способа моделирования по любому из пп.1-11.
13. Вычислительная машина (1) с массовым накопителем (3), в котором отложена компьютерная программа (11) так, что вычислительная машина (1) при вызове компьютерной программы (11) осуществляет способ моделирования по любому из пп.1-11 формулы изобретения.
14. Устройство воздействия для оказания воздействия на температуру (Т') действительного объема стали (13'), в частности участок охлаждения, отличающееся тем, что оно управляется вычислительной машиной (1) по п.13 формулы изобретения.
15. Сталь, отличающаяся тем, что она прошла через устройство воздействия (16) по п.14 формулы изобретения, причем для задающие воздействия (Р) определяют способом по п.10 или 11 формулы изобретения.