[发明专利]中间包控流效果的数模评判方法

说明书

技术领域

本发明属于连铸技术领域，特别是涉及一种中间包控流效果的数模评判方法，是根据将示踪剂停留时间分布(RTD)曲线的峰值量化来评判中间包包型及控流装置优劣的方法，特别适用于使用数值技术计算得出的RTD曲线判断，进而指导中间包包型及控流装置的优化设计，该技术也同样适用于水模实验结果分析。

背景技术

随着连铸技术的发展和对铸坯质量要求的不断提高，中间包的作用不可忽视，它除了稳定注流、实现多炉连浇外，更重要的是起到促进夹杂物上浮，净化钢液的作用。随着计算机硬件、流体力学计算软件的发展，数学模拟方法作为一种成本低、速度快、效果好的研究手段，越来越被国内外冶金工作者应用在对中间包包型及控流装置合理性的研究上。通过在中间包入口投入示踪剂，在出口处监测示踪剂浓度随时间变化得到RTD曲线，该曲线能反映中间包内的活塞区，返混区，死区以及短路流之间的比例，但目前为止，一直没有明确的技术指标来评价RTD曲线的优劣，也无法从RTD曲线上直接对中间包的控流效果进行评判。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中间包控流效果的数模评判方法，通过设定RTD曲线的峰值参数标准，可根据RTD曲线形状快速有效的判断中间包包型及控流装置的优劣。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通过各种研究参数和试验结果的验证，采用数值技术模拟跟踪示踪剂停留时间分布(RTD)曲线的特征值来判断中间包包型及控流装置优劣，建立无量纲示踪剂停留时间曲线(RTD曲线)的评价标准：RTD曲线峰值处无量纲浓度大于1，峰值对应的无量纲时间大于0.75的中间包控流效果较佳。RTD曲线的步骤如下：

1、首先采用流体力学计算软件建立中间包模型，设定中间包入口为质量流量边界，出口为压力出口，进行中间包的稳态流场计算。

2、中间包流场计算稳定后，将流体计算软件中的稳态模型转换为非稳态模型，在零时刻，在中间包入口处投入1秒示踪剂，示踪剂的流量与中间包入口钢液流量相等；

3、示踪剂投入1秒后，停止投入示踪剂，同时监测中间包出口处示踪剂浓度随时间变化曲线，当示踪剂全部流出后，计算停止，得到示踪剂停留时间分布RTD曲线；

4、处理得到的RTD曲线，进行无量纲RTD曲线转换；

5、评价得到的无量纲RTD曲线是否满足评判标准，即峰值处无量纲时间大于0.75，无量纲浓度大于1，如果不满足，改变中间包结构重新进行计算分析，直至达到RTD曲线评判标准。

本发明效果：根据计算得出的RTD曲线，能快速有效地判断中间包包型及控流装置的优劣。利用该评判方法对某钢厂的中间包进行包型及控流装置优化，效果显著，大型夹杂物明显减少，夹杂物合格率提高了5％以上，大大降低了生产成本。

该项技术适用于中间包包型及控流装置优劣的判断，可快速有效地评判中间包冶金效果，对现场中间包包型及控流装置的优化改造起到指导作用。该技术也同样适用于水模实验结果分析。

附图说明

下面以使用该评判标准，对某钢厂中间包控流装置进行优化为例，结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1为两种不同形状的RTD曲线。其中a为某钢厂原型中间包的RTD曲线，b为优化控流装置后的RTD曲线。

具体实施方式

1、首先采用流体力学计算软件建立中间包模型，设定中间包入口为质量流量，流量为49.725kg/s，出口为压力出口，压力大小为1atm，进行中间包的稳态流场计算。

2、中间包流场计算稳定后，将流体计算软件中的稳态模型转换为非稳态模型，在零时刻，在中间包入口处投入1秒示踪剂，示踪剂的流量为49.725kg/s。

3、示踪剂投入1秒后，停止投入示踪剂，同时监测中间包出口处示踪剂浓度随时间变化曲线，当示踪剂全部流出后，计算停止，得到示踪剂停留时间分布RTD曲线；

4、处理得到的RTD曲线，进行无量纲RTD曲线转换；

5、评价得到的无量纲RTD曲线是否满足评判标准，即峰值处无量纲时间大于0.75，无量纲浓度大于1，如果不满足，改变中间包结构重新进行计算分析，直至达到RTD曲线评判标准。

如图1所示，为某钢厂中间包内控流装置优化前后的RTD曲线，根据本发明的评判标准，曲线a峰值处的无量纲时间为0.51，无量纲浓度为0.82，控流效果不理想；曲线b峰值处的无量纲时间为0.81(大于0.75)，无量纲浓度为1.1(大于1)，控流效果明显优于曲线a。现场采取曲线b的控流装置后，生产现场的夹杂物总量和尺寸都得到了显著下降，达到中间包包型和控流装置的优化目的。