一種振動結(jié)晶器保護(hù)渣消耗量的預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼鐵冶金連鑄過程計算領(lǐng)域，具體涉及一種振動結(jié)晶器保護(hù)渣消耗量 的預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 連鑄過程中，隨著結(jié)晶器往復(fù)振動，鋼液表面形成的液態(tài)保護(hù)渣被吸入結(jié)晶器壁 與鑄坯坯殼之間氣隙，形成靠近結(jié)晶器壁的固態(tài)渣膜和靠近坯殼的液態(tài)渣膜；渣膜控制著 結(jié)晶器和鑄坯坯殼之間的傳熱，影響坯殼均勻生長，同時液態(tài)渣膜還起潤滑作用；鑄坯潤滑 狀態(tài)用保護(hù)渣的消耗量來衡量，若保護(hù)渣的消耗量少將會導(dǎo)致形成的渣膜厚度變薄，使摩 擦力增加，增加了生成鑄坯裂紋的可能，坯殼與結(jié)晶器黏結(jié)甚至拉漏，反之，若保護(hù)渣的消 耗量過多，渣膜變厚，熱阻增大，不利于鑄坯向外傳熱，因此，保護(hù)渣的消耗量對于連鑄坯的 質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響；保護(hù)渣的消耗量取決于振動參數(shù)，又與保護(hù)渣道的壓力有密切 聯(lián)系。
[0003] 現(xiàn)有計算保護(hù)渣渣耗的方法有：（1)根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場得出的經(jīng)驗公式：Q = 0. 44X exp (-0. 44R)，式中Q表示保護(hù)渣渣耗量，單位為kg · m_2, R表示表面積與體積的比； (2)通過聯(lián)立納維-斯托克斯方程和質(zhì)量守恒連續(xù)性方程求解保護(hù)渣渣耗；方法（1)的經(jīng) 驗公式僅給出了保護(hù)渣消耗量與鑄坯尺寸的關(guān)系，沒有給出與振動參數(shù)等變量之間的聯(lián) 系，指導(dǎo)意義不大；方法（2)中計算保護(hù)渣的消耗量僅僅考慮縱向（即平行拉坯方向）的 壓力變化，而忽略了橫向（即垂直拉坯方向）壓力的變化，將渣道橫向壓力視為定值進(jìn)行計 算，用此方法計算出的保護(hù)渣消耗量仍不夠精確；因此，現(xiàn)有計算保護(hù)渣消耗量的方法并不 能準(zhǔn)確預(yù)測保護(hù)渣的消耗量，仍有其不足之處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種振動結(jié)晶器保護(hù)渣消耗量的預(yù)測方法，以 達(dá)到將渣道橫向壓力變化應(yīng)用到保護(hù)渣消耗量預(yù)測方法中和提高精確度的目的。
[0005] 一種振動結(jié)晶器保護(hù)渣消耗量的預(yù)測方法，該方法采用振動結(jié)晶器模擬試驗裝置 和PC機，包括以下步驟：
[0006] 步驟1、根據(jù)振動結(jié)晶器工作的實際需求，設(shè)定試驗用保護(hù)渣在振動結(jié)晶器模擬試 驗裝置輸油槽中的高度，根據(jù)上述高度，將試驗用保護(hù)渣注入并充滿振動結(jié)晶器模擬試驗 裝置的保護(hù)渣渣道中；
[0007] 步驟2、根據(jù)振動結(jié)晶器工作的實際需求，設(shè)定振動結(jié)晶器模擬試驗裝置的振動參 數(shù)，所述振動參數(shù)包括振動振幅、振動頻率和非正弦振動因子，啟動振動結(jié)晶器模擬試驗裝 置根據(jù)所設(shè)定振動參數(shù)進(jìn)行工作；
[0008] 步驟3、設(shè)定采集時間間隔，采用振動結(jié)晶器模擬試驗裝置的壓力傳感器，根據(jù)所 設(shè)定的采集時間間隔，采集振動結(jié)晶器模擬試驗裝置振動板板面上每個壓力測試孔的壓力 值，并發(fā)送到PC機；
[0009] 步驟4、采用PC機，在振動結(jié)晶器模擬試驗裝置的一個振動周期內(nèi)，設(shè)定時間點的 個數(shù)，根據(jù)每個時間點所對應(yīng)的振動板板面上所有壓力測試孔的壓力值，獲得每個時間點 所對應(yīng)的振動板板面的渣道壓力；
[0010] 步驟5、根據(jù)振動結(jié)晶器模擬試驗裝置的振動參數(shù)和每個時間點所對應(yīng)的振動板 板面的渣道壓力，預(yù)測振動結(jié)晶器模擬試驗裝置一個振動周期內(nèi)的試驗用保護(hù)渣消耗量， 即獲得振動結(jié)晶器一個振動周期內(nèi)的保護(hù)渣消耗量。
[0011] 步驟4所述的獲得每個時間點所對應(yīng)的振動板板面的渣道壓力，采用牛頓插值 法。
[0012] 步驟5所述的預(yù)測振動結(jié)晶器模擬試驗裝置一個振動周期內(nèi)的試驗用保護(hù)渣消 耗量，采用納維-斯托克斯方程。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點：
[0014] 本發(fā)明一種振動結(jié)晶器保護(hù)渣消耗量的預(yù)測方法，是數(shù)學(xué)計算在冶金領(lǐng)域的應(yīng) 用，首次將渣道橫向壓力變化應(yīng)用在保護(hù)渣消耗量的預(yù)測計算中，使獲得的保護(hù)渣消耗量 更加精確，并與實際生產(chǎn)中保護(hù)渣的消耗量吻合，對現(xiàn)場生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義，為分析保護(hù)渣 的消耗量提供了新的思路。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明一種實施例的一種振動結(jié)晶器保護(hù)渣消耗量的預(yù)測方法流程圖；
[0016] 圖2為本發(fā)明一種實施例的振動結(jié)晶器模擬試驗裝置在一個周期內(nèi)進(jìn)行正弦振 動的波形示意圖；
[0017] 圖3為本發(fā)明一種實施例的振動板壓力測試孔的坐標(biāo)圖；
[0018] 圖4為本發(fā)明一種實施例的tA時間點振動板y ^亍壓力測試孔的壓力函數(shù)圖；
[0019] 圖5為本發(fā)明一種實施例的tA時間點所對應(yīng)的振動板板面澄道的壓力分布圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一種實施例做進(jìn)一步說明。
[0021] 本發(fā)明實施例中，一種振動結(jié)晶器保護(hù)渣消耗量的預(yù)測方法，該方法采用振動結(jié) 晶器模擬試驗裝置和PC機，包括以下步驟：
[0022] 步驟1、根據(jù)振動結(jié)晶器工作的實際需求，設(shè)定試驗用保護(hù)渣在振動結(jié)晶器模擬試 驗裝置輸油槽中的高度，根據(jù)上述高度，將試驗用保護(hù)渣注入并充滿振動結(jié)晶器模擬試驗 裝置的保護(hù)渣渣道中；
[0023] 本發(fā)明實施例中，振動結(jié)晶器模擬試驗裝置采用專利號為201210245933. 8的連 鑄結(jié)晶器振動工藝過程模擬檢測試驗裝置，該裝置在專利中公開了結(jié)構(gòu)，屬于公知常識，試 驗用保護(hù)渣采用試驗用油，設(shè)定試驗用保護(hù)渣在振動結(jié)晶器模擬試驗裝置輸油槽中的高度 為 5mm ;
[0024] 步驟2、根據(jù)振動結(jié)晶器工作的實際需求，設(shè)定振動結(jié)晶器模擬試驗裝置的振動參 數(shù)，所述振動參數(shù)包括振動振幅、振動頻率和非正弦振動因子，啟動振動結(jié)晶器模擬試驗裝 置根據(jù)所設(shè)定振動參數(shù)進(jìn)行工作；
[0025] 本發(fā)明實施例中，設(shè)定振動參數(shù)具體為：振動振幅為6mm，振動頻率為I. 4Hz，非正 弦振動因子為0,根據(jù)上述設(shè)定的振動參數(shù)，得到振動結(jié)晶器模擬試驗裝置一個周期內(nèi)的正 弦振動速度曲線圖如圖2所示，振動結(jié)晶器模擬試驗裝置按照波形曲線進(jìn)行周期性振動；
[0026] 步驟3、設(shè)定采集時間間隔，采用振動結(jié)晶器模擬試驗裝置的壓力傳感器，根據(jù)所 設(shè)定的采集時間間隔，采集振動結(jié)晶器模擬試驗裝置振動板板面上每個壓力測試孔的壓力 值，并發(fā)送到PC機；
[0027] 本發(fā)明實施例中，設(shè)定采集時間間隔為0.0 ls ;
[0028] 步驟4、采用PC機，在振動結(jié)晶器模擬試驗裝置的一個振動周期內(nèi)，設(shè)定時間點的 個數(shù)，根據(jù)每個時間點所對應(yīng)的振動板板面上所有壓力測試孔的壓力值，獲得每個時間點 所對應(yīng)的振動板板面的渣道壓力；
[0029] 本發(fā)明實施例中，獲得每個時間點所對應(yīng)的振動板板面的渣道壓力，采用牛頓插 值法，具體步驟如下：
[0030] 步驟4. 1、采用PC機，在振動結(jié)晶器模擬試驗裝置的一個振動周期內(nèi)，設(shè)定時間點 的個數(shù)為5個，如圖2所示，設(shè)定時間點tA、t B、t。、tD、tE作為采樣時間點；
[0031] 步驟4. 2、將振動板的平行拉坯方向設(shè)置為y軸，振動板水平方向設(shè)置為X軸，確定 振動板壓力測試孔的坐標(biāo)圖如圖3所示，在振動過程中，將坐標(biāo)為（ Xi，yj)的壓力測試孔測 得的壓力設(shè)定為Pij,并將渣膜厚度方向設(shè)置為z軸，在振動板板面上建立三維坐標(biāo)系，獲得 tA時間點振動板板面上第y i行壓力測試孔的壓力函數(shù)，采用以下公式：
【主權(quán)項】
1. 一種振動結(jié)晶器保護(hù)渣消耗量的預(yù)測方法，該方法采用振動結(jié)晶器模擬試驗裝置和 PC機，其特征在于：包括以下步驟： 步驟1、根據(jù)振動結(jié)晶器工作的實際需求，設(shè)定試驗用保護(hù)渣在振動結(jié)晶器模擬試驗裝 置輸油槽中的高度，根據(jù)上述高度，將試驗用保護(hù)渣注入并充滿振動結(jié)晶器模擬試驗裝置 的保護(hù)渣渣道中； 步驟2、根據(jù)振動結(jié)晶器工作的實際需求，設(shè)定振動結(jié)晶器模擬試驗裝置的振動參數(shù)， 所述振動參數(shù)包括振動振幅、振動頻率和非正弦振動因子，啟動振動結(jié)晶器模擬試驗裝置 根據(jù)所設(shè)定振動參數(shù)進(jìn)行工作； 步驟3、設(shè)定采集時間間隔，采用振動結(jié)晶器模擬試驗裝置的壓力傳感器，根據(jù)所設(shè)定 的采集時間間隔，采集振動結(jié)晶器模擬試驗裝置振動板板面上每個壓力測試孔的壓力值， 并發(fā)送到PC機； 步驟4、采用PC機，在振動結(jié)晶器模擬試驗裝置的一個振動周期內(nèi)，設(shè)定時間點的個 數(shù)，根據(jù)每個時間點所對應(yīng)的振動板板面上所有壓力測試孔的壓力值，獲得每個時間點所 對應(yīng)的振動板板面的渣道壓力； 步驟5、根據(jù)振動結(jié)晶器模擬試驗裝置的振動參數(shù)和每個時間點所對應(yīng)的振動板板面 的渣道壓力，預(yù)測振動結(jié)晶器模擬試驗裝置一個振動周期內(nèi)的試驗用保護(hù)渣消耗量，即獲 得振動結(jié)晶器一個振動周期內(nèi)的保護(hù)渣消耗量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動結(jié)晶器保護(hù)渣消耗量的預(yù)測方法，其特征在于：步驟4 所述的獲得每個時間點所對應(yīng)的振動板板面的渣道壓力，采用牛頓插值法。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動結(jié)晶器保護(hù)渣消耗量的預(yù)測方法，其特征在于：步驟 5所述的預(yù)測振動結(jié)晶器模擬試驗裝置一個振動周期內(nèi)的試驗用保護(hù)渣消耗量，采用納 維-斯托克斯方程。
【專利摘要】本發(fā)明一種振動結(jié)晶器保護(hù)渣消耗量的預(yù)測方法，屬于鋼鐵冶金連鑄過程計算領(lǐng)域；該方法首先將試驗用保護(hù)渣注入并充滿振動結(jié)晶器模擬試驗裝置的保護(hù)渣渣道中，啟動振動結(jié)晶器模擬試驗裝置根據(jù)所設(shè)定振動參數(shù)進(jìn)行工作，然后采集振動結(jié)晶器模擬試驗裝置振動板板面上每個壓力測試孔的壓力值，獲得每個時間點所對應(yīng)的振動板板面的渣道壓力，最后預(yù)測振動結(jié)晶器一個振動周期內(nèi)的保護(hù)渣消耗量；本發(fā)明首次將渣道橫向壓力變化應(yīng)用在保護(hù)渣消耗量的預(yù)測計算中，使獲得的保護(hù)渣消耗量更加精確，并與實際生產(chǎn)中保護(hù)渣的消耗量吻合，對現(xiàn)場生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義，為分析保護(hù)渣的消耗量提供了新的思路。
【IPC分類】B22D11-18, B22D11-111
【公開號】CN104785738
【申請?zhí)枴緾N201510213601
【發(fā)明人】孟祥寧, 朱苗勇, 汪寧, 楊杰, 左曉靜, 林仁敢
【申請人】東北大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月30日