專利名稱：中間包控流效果的數(shù)模評判方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于連鑄技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種中間包控流效果的數(shù)模評判方法，是 根據(jù)將示蹤劑停留時間分布(RTD)曲線的峰值量化來評判中間包包型及控流裝置優(yōu) 劣的方法，特別適用于使用數(shù)值技術(shù)計算得出的RTD曲線判斷，進而指導中間包包型 及控流裝置的優(yōu)化設計，該技術(shù)也同樣適用于水模實驗結(jié)果分析。
技術(shù)背景隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展和對鑄坯質(zhì)量要求的不斷提高，中間包的作用不可忽視，它 除了穩(wěn)定注流、實現(xiàn)多爐連澆外，更重要的是起到促進夾雜物上浮，凈化鋼液的作用。 隨著計算機硬件、流體力學計算軟件的發(fā)展，數(shù)學模擬方法作為一種成本低、速度快、 效果好的研究手段，越來越被國內(nèi)外冶金工作者應用在對中間包包型及控流裝置合理 性的研究上。通過在中間包入口投入示蹤劑，在出口處監(jiān)測示蹤劑濃度隨時間變化得 到RTD曲線，該曲線能反映中間包內(nèi)的活塞區(qū)，返混區(qū)，死區(qū)以及短路流之間的比例， 但目前為止， 一直沒有明確的技術(shù)指標來評價RTD曲線的優(yōu)劣，也無法從RTD曲線 上直接對中間包的控流效果進行評判。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種中間包控流效果的數(shù)模評判方法，通過設定RTD曲線 的峰值參數(shù)標準，可根據(jù)RTD曲線形狀快速有效的判斷中間包包型及控流裝置的優(yōu)劣。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是通過各種研究參數(shù)和試驗結(jié)果的驗證，采用數(shù)值技術(shù)模擬跟蹤示蹤劑停留時間分布(RTD)曲線的特征值來判斷中間包包 型及控流裝置優(yōu)劣，建立無量綱示蹤劑停留時間曲線(RTD曲線)的評價標準RTD 油線峰值處無量綱濃度大于1，峰值對應的無量綱時間大于0.75的中間包控流效果較 佳。RTD曲線的步驟如下1、 首先采用流體力學計算軟件建立中間包模型，設定中間包入口為質(zhì)量流量邊界， 出口為壓力出口，進行中間包的穩(wěn)態(tài)流場計算。2、 中間包流場計算穩(wěn)定后，將流體計算軟件中的穩(wěn)態(tài)模型轉(zhuǎn)換為非穩(wěn)態(tài)模型，在 零時刻，在中間包入口處投入l秒示蹤劑，示蹤劑的流量與中間包入口鋼液流量相等;3、 示蹤劑投入l秒后，停止投入示蹤劑，同時監(jiān)測中間包出口處示蹤劑濃度隨時 間變化曲線，當示蹤劑全部流出后，計算停止，得到示蹤劑停留時間分布RTD曲線；4、 處理得到的RTD曲線，進行無量綱RTD曲線轉(zhuǎn)換；5、 評價得到的無量綱RTD曲線是否滿足評判標準，即峰值處無量綱時間大于0.75,3無量綱濃度大于1，如果不滿足，改變中間包結(jié)構(gòu)重新進行計算分析，直至達到RTD 曲線評判標準。本發(fā)明效果根據(jù)計算得出的RTD曲線，能快速有效地判斷中間包包型及控流裝 置的優(yōu)劣。利用該評判方法對某鋼廠的中間包進行包型及控流裝置優(yōu)化，效果顯著， 大型夾雜物明顯減少，夾雜物合格率提高了5%以上，大大降低了生產(chǎn)成本。
該項技術(shù)適用于中間包包型及控流裝置優(yōu)劣的判斷，可快速有效地評判中間包冶 金效果，對現(xiàn)場中間包包型及控流裝置的優(yōu)化改造起到指導作用。該技術(shù)也同樣適用 于水模實驗結(jié)果分析。


下面以使用該評判標準，對某鋼廠中間包控流裝置進行優(yōu)化為例，結(jié)合附圖和實 施方式對本發(fā)明進一步說明。圖1為兩種不同形狀的RTD曲線。其中a為某鋼廠原型中間包的RTD曲線，b為 優(yōu)化控流裝置后的RTD曲線。
具體實施方式
1、 首先采用流體力學計算軟件建立中間包模型，設定中間包入口為質(zhì)量流量，流 量為49.725kg/s，出口為壓力出口，壓力大小為latm，進行中間包的穩(wěn)態(tài)流場計算。2、 中間包流場計算穩(wěn)定后，將流體計算軟件中的穩(wěn)態(tài)模型轉(zhuǎn)換為非穩(wěn)態(tài)模型，在 零時刻，在中間包入口處投入l秒示蹤劑，示蹤劑的流量為49.725kg/s。3、 示蹤劑投入l秒后，停止投入示蹤劑，同時監(jiān)測中間包出口處示蹤劑濃度隨時 間變化曲線，當示蹤劑全部流出后，計算停止，得到示蹤劑停留時間分布RTD曲線；4、 處理得到的RTD曲線，進行無量綱RTD曲線轉(zhuǎn)換；5、 評價得到的無量綱RTD曲線是否滿足評判標準，即峰值處無量綱時間大于0.75， 無量綱濃度大于1，如果不滿足，改變中間包結(jié)構(gòu)重新進行計算分析，直至達到RTD 曲線評判標準。如圖1所示，為某鋼廠中間包內(nèi)控流裝置優(yōu)化前后的RTD曲線，根據(jù)本發(fā)明的評 判標準，曲線a峰值處的無量綱時間為0.51，無量綱濃度為0.82，控流效果不理想； '曲線b峰值處的無量綱時間為0.81 (大于0.75)，無量綱濃度為l.l (大于l)，控流效 果明顯優(yōu)于曲線a?，F(xiàn)場采取曲線b的控流裝置后，生產(chǎn)現(xiàn)場的夾雜物總量和尺寸都得 到了顯著下降，達到中間包包型和控流裝置的優(yōu)化目的。
權(quán)利要求
1、一種中間包控流效果的數(shù)模評判方法，其特征在于采用數(shù)值技術(shù)模擬跟蹤示蹤劑停留時間分布RTD曲線的特征值來判斷中間包包型及控流裝置優(yōu)劣，建立無量綱示蹤劑停留時間分布RTD曲線的評價標準RTD曲線峰值處無量綱濃度大于1，峰值對應的無量綱時間大于0.75的中間包控流效果較佳；RTD曲線的計算步驟如下(1)首先采用流體力學計算軟件建立中間包模型，設定中間包入口為質(zhì)量流量邊界，出口為壓力出口，進行中間包的穩(wěn)態(tài)流場計算；(2)中間包流場計算穩(wěn)定后，將流體計算軟件中的穩(wěn)態(tài)模型轉(zhuǎn)換為非穩(wěn)態(tài)模型，在零時刻，在中間包入口處投入1秒鐘示蹤劑，示蹤劑的流量與中間包入口鋼液流量相等；(3)示蹤劑投入1秒后，停止投入示蹤劑，同時監(jiān)測中間包出口處示蹤劑濃度隨時間變化曲線，當示蹤劑全部流出后，計算停止，得到示蹤劑停留時間分布RTD曲線；(4)處理得到的RTD曲線，進行無量綱RTD曲線轉(zhuǎn)換；(5)評價得到的無量綱RTD曲線是否滿足評判標準，峰值處無量綱時間大于0.75，無量綱濃度大于1，如果不滿足，改變中間包結(jié)構(gòu)重新進行計算分析，直至達到RTD曲線評判標準。
全文摘要
一種中間包控流效果的數(shù)模評判方法，是采用數(shù)值技術(shù)模擬跟蹤示蹤劑停留時間分布RTD曲線的特征值來判斷中間包包型及控流裝置優(yōu)劣。建立了RTD曲線優(yōu)劣的評價標準RTD曲線峰值處無量綱濃度大于1，峰值對應的無量綱時間大于0.75的中間包控流效果較佳。該項技術(shù)適用于中間包包型及控流裝置優(yōu)劣的判斷，可快速有效地評判中間包冶金效果，對現(xiàn)場中間包包型及控流裝置的優(yōu)化改造起到指導作用。該技術(shù)也同樣適用于水模實驗結(jié)果分析。
文檔編號B22D11/18GK101596581SQ200910088139
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者劉建明, 姜中行, 寧林新, 張利君, 王鳳琴, 王衛(wèi)華, 胡雄光, 薄鳳華, 輝 袁, 解家英 申請人:首鋼總公司