[发明专利]一种振动结晶器保护渣消耗量的预测方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金连铸过程计算领域，具体涉及一种振动结晶器保护渣消耗量的预测方法。

背景技术

连铸过程中，随着结晶器往复振动，钢液表面形成的液态保护渣被吸入结晶器壁与铸坯坯壳之间气隙，形成靠近结晶器壁的固态渣膜和靠近坯壳的液态渣膜；渣膜控制着结晶器和铸坯坯壳之间的传热，影响坯壳均匀生长，同时液态渣膜还起润滑作用；铸坯润滑状态用保护渣的消耗量来衡量，若保护渣的消耗量少将会导致形成的渣膜厚度变薄，使摩擦力增加，增加了生成铸坯裂纹的可能，坯壳与结晶器黏结甚至拉漏，反之，若保护渣的消耗量过多，渣膜变厚，热阻增大，不利于铸坯向外传热，因此，保护渣的消耗量对于连铸坯的质量有着至关重要的影响；保护渣的消耗量取决于振动参数，又与保护渣道的压力有密切联系。

现有计算保护渣渣耗的方法有：(1)根据生产现场得出的经验公式：Q＝0.44×exp(-0.44R)，式中Q表示保护渣渣耗量，单位为kg·m^-2，R表示表面积与体积的比；(2)通过联立纳维-斯托克斯方程和质量守恒连续性方程求解保护渣渣耗；方法(1)的经验公式仅给出了保护渣消耗量与铸坯尺寸的关系，没有给出与振动参数等变量之间的联系，指导意义不大；方法(2)中计算保护渣的消耗量仅仅考虑纵向(即平行拉坯方向)的压力变化，而忽略了横向(即垂直拉坯方向)压力的变化，将渣道横向压力视为定值进行计算，用此方法计算出的保护渣消耗量仍不够精确；因此，现有计算保护渣消耗量的方法并不能准确预测保护渣的消耗量，仍有其不足之处。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种振动结晶器保护渣消耗量的预测方法，以达到将渣道横向压力变化应用到保护渣消耗量预测方法中和提高精确度的目的。

一种振动结晶器保护渣消耗量的预测方法，该方法采用振动结晶器模拟试验装置和PC机，包括以下步骤：

步骤1、根据振动结晶器工作的实际需求，设定试验用保护渣在振动结晶器模拟试验装置输油槽中的高度，根据上述高度，将试验用保护渣注入并充满振动结晶器模拟试验装置的保护渣渣道中；

步骤2、根据振动结晶器工作的实际需求，设定振动结晶器模拟试验装置的振动参数，所述振动参数包括振动振幅、振动频率和非正弦振动因子，启动振动结晶器模拟试验装置根据所设定振动参数进行工作；

步骤3、设定采集时间间隔，采用振动结晶器模拟试验装置的压力传感器，根据所设定的采集时间间隔，采集振动结晶器模拟试验装置振动板板面上每个压力测试孔的压力值，并发送到PC机；

步骤4、采用PC机，在振动结晶器模拟试验装置的一个振动周期内，设定时间点的个数，根据每个时间点所对应的振动板板面上所有压力测试孔的压力值，获得每个时间点所对应的振动板板面的渣道压力；

步骤5、根据振动结晶器模拟试验装置的振动参数和每个时间点所对应的振动板板面的渣道压力，预测振动结晶器模拟试验装置一个振动周期内的试验用保护渣消耗量，即获得振动结晶器一个振动周期内的保护渣消耗量。

步骤4所述的获得每个时间点所对应的振动板板面的渣道压力，采用牛顿插值法。

步骤5所述的预测振动结晶器模拟试验装置一个振动周期内的试验用保护渣消耗量，采用纳维-斯托克斯方程。

本发明的优点：

本发明一种振动结晶器保护渣消耗量的预测方法，是数学计算在冶金领域的应用，首次将渣道横向压力变化应用在保护渣消耗量的预测计算中，使获得的保护渣消耗量更加精确，并与实际生产中保护渣的消耗量吻合，对现场生产具有指导意义，为分析保护渣的消耗量提供了新的思路。

附图说明

图1为本发明一种实施例的一种振动结晶器保护渣消耗量的预测方法流程图；

图2为本发明一种实施例的振动结晶器模拟试验装置在一个周期内进行正弦振动的波形示意图；

图3为本发明一种实施例的振动板压力测试孔的坐标图；

图4为本发明一种实施例的t_A时间点振动板y₁行压力测试孔的压力函数图；

图5为本发明一种实施例的t_A时间点所对应的振动板板面渣道的压力分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。

本发明实施例中，一种振动结晶器保护渣消耗量的预测方法，该方法采用振动结晶器模拟试验装置和PC机，包括以下步骤：