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龙图腾网获悉北京科技大学申请的专利一种弹簧钢方坯加热过程碳浓度场的计算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115374617B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-19发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210947383.8，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权一种弹簧钢方坯加热过程碳浓度场的计算方法是由陈银莉;袁伟;邱雷;杨毅;赵宜娜;张海超;苏岚设计研发完成，并于2022-08-09向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种弹簧钢方坯加热过程碳浓度场的计算方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种弹簧钢方坯加热过程碳浓度场的计算方法，属于高线轧钢的技术领域。所述计算方法为S1、根据二维非稳态导热方程建立弹簧钢方坯的加热过程温度场的计算模型；S2、将S1中的弹簧钢方坯的加热过程温度场的计算模型和碳浓度场参数耦合，得到弹簧钢方坯的碳扩散系数和对流传质系数；S3、根据二维非稳态扩散方程结合S2中弹簧钢方坯的碳扩散系数和对流传质系数，建立弹簧钢方坯加热过程碳浓度场的计算模型，依据前述的计算模型计算弹簧钢方坯加热过程碳浓度场数据。本发明通过运用加热过程中二维碳浓度场预报模型，实现了对弹簧钢方坯碳浓度场及表层和角部脱碳厚度的预报，能够调整工艺参数控制脱碳层厚度，改善弹簧钢表层质量。

本发明授权一种弹簧钢方坯加热过程碳浓度场的计算方法在权利要求书中公布了：1.一种弹簧钢方坯加热过程碳浓度场的计算方法，其特征在于，所述计算方法按以下步骤进行： S1、根据二维非稳态导热方程建立弹簧钢方坯的加热过程温度场的计算模型； 所述步骤S1具体包括如下步骤： S11：根据弹簧钢方坯的钢种获取相应的热物性参数值； S12：根据弹簧钢方坯的几何尺寸进行二维温度场的空间离散； S13：根据弹簧钢方坯的加热时间进行时间离散； S14：根据弹簧钢方坯的加热条件设置边界条件； S15：对弹簧钢方坯赋初始温度； S16：结合所述步骤S11的热物性参数值，得到弹簧钢方坯的温度场系数矩阵； S17：结合所述步骤S16中的温度场系数矩阵，运用ADI迭代法，计算弹簧钢方坯的二维温度场数据； S2、将步骤S1中的弹簧钢方坯的加热过程温度场的计算模型和碳浓度场参数进行耦合，得到弹簧钢方坯的碳扩散系数和对流传质系数； 所述步骤S2具体包括如下步骤： S21：根据所述步骤S17中计算出的二维温度场数据，获取各时间步各控制体的温度计算值； S22：根据弹簧钢方坯的几何尺寸进行二维碳浓度场的空间离散； S23：根据所述步骤S12的二维温度场的空间离散和所述步骤S22的二维碳浓度场的空间离散划分的网格，对所述步骤S21中获取的各时间步各控制体的温度计算值进行二维插值计算； S24：根据所述步骤S23得到的温度场、铁碳相图和上一时间步的碳浓度场，计算弹簧钢方坯的碳扩散系数和对流传质系数； 所述步骤S24中碳扩散系数DT,c的计算公式如下： 其中，D0为频率因子；Q为扩散激活能；b为反映碳浓度与扩散系数关系的常数，取0.8；c0为弹簧钢含碳量；c为上一时间步计算的碳浓度；R为气体常数；T为温度； 所述步骤S24中对流传质系数β的计算公式如下： 其中，f为影响因子，表示氧化层结构因素对界面碳传质快慢的影响，由脱碳实验确定；β0为常数；E为反应活化能； S3、根据二维非稳态扩散方程结合步骤S2中弹簧钢方坯的碳扩散系数和对流传质系数，建立弹簧钢方坯加热过程碳浓度场的计算模型，依据前述的计算模型能够计算弹簧钢方坯加热过程碳浓度场数据。

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