[发明专利]一种连铸水口结瘤分析方法

说明书

本发明公开了一种连铸水口结瘤分析方法，方法包括：构建对应的钢液连铸模型；采用所述钢液连铸模型进行多次模拟实验，每一次模拟实验的过程包括：向所述钢包模型中加入水；向所述钢包模型内加入铁磁性颗粒；通过所述摄像仪记录在无结瘤状态下、结瘤形成过程中和结瘤脱落过程中铁磁性颗粒的运动轨迹和液面的状态数据；确定结瘤行为数据和所述液面的状态变化；确定所述液面的状态变化与所述结瘤行为数据之间的关系。本发明提供的方法与实际连铸生产过程中的结瘤现象更为接近，通过关系曲线可以在实际生产过程中判断结瘤程度提供指导，从而在有必要时提供相应的预警措施，避免浇注中断或事故的发生，因此非常具有实际意义。

技术领域

本发明涉及钢液连铸技术领域，特别涉及一种连铸水口结瘤分析方法。

背景技术

在钢液连铸过程中，由于夹杂物在水口内壁的沉积、钢中元素与耐材的反应等因素，水口结瘤现象时有发生。水口结瘤会改变水口通道、中间包、结晶器内的流动状态，甚至会导致浇注中断或事故的发生，因此对连铸过程中水口结瘤现象的研究显得尤为重要。水口结瘤物主要是脱氧产物、凝钢以及复杂氧化物团聚体等，不同条件下水口结瘤的原因也不尽相同，原因主要包括高熔点脱氧产物造成的结瘤、钢液温度下降促成夹杂物析出造成的结瘤、耐火材料与钢液反应产生的结瘤以及二次氧化造成的结瘤等。

水口结瘤现象会改变通道内钢液的流动模态，增加钢液流动的紊乱度，尤其改变水口出口流动的不稳定性，从而对中间包和结晶器内的多相流带来不利的影响。有相关文献指出：水口结瘤物的存在会导致结晶器水口两侧流场的明显不对称，水口堵塞侧钢液更多集中于结晶器上部，下回流占据区域较小；未堵塞一侧漩涡卷渣出现的频率较高。在较大拉速下，随着水口倾角的增大，液面平均波动逐渐减弱；拉速提高会造成水口两侧平均波高的差距变大，结瘤物脱离水口后液面恢复稳定的时间延长；结瘤物脱离瞬间会导致流场迅速恶化，影响铸坯质量。

现有的研究和方法多是采用物理模拟或数值模拟的方法对结瘤现象进行模型构建；实际生产中也可以通过观察浇注速度的变化和塞棒的位置等来大致判断结瘤行为的发生和程度。然而，现有的研究和方法还缺少对结瘤速率、结瘤程度等定量的评估，所建立的模型也都是基于固定的结瘤模式，这与实际生产中动态的结瘤现象还有所差距，亟需相应的研究来获得与实际生产更为接近的研究数据并建立更为可靠的水口结瘤评估方法，为实际生产中判断结瘤程度和采取相应的预警措施提供指导。

发明内容

本发明提供一种连铸水口结瘤分析方法，相对于现有技术可以在实际生产过程中判断结瘤程度提供指导。

为解决上述问题，本发明提供了如下技术方案：

一种连铸水口结瘤分析方法包括：

S100、根据钢液连铸设备构建对应的钢液连铸模型；所述钢液连铸模型中包括钢包模型、中间包模型、结晶器模型、电磁场产生和控制装置、液面状态检测装置、片光源、摄像仪以及流动控制装置；其中：所述电磁场产生和控制装置设置在所述钢包模型水口、所述中间包模型水口和浸入式水口处，用于产生静磁场且对所述静磁场进行调节；所述液面状态检测装置设置在所述中间包模型和结晶器模型的液面处，用于检测液面的状态数据；所述片光源设置在所述中间包模型的一侧和所述结晶器模型的一侧；所述浸入式水口与所述中间包模型水口连接且插入所述结晶器模型的液面之下；所述钢包模型水口插入所述中间包模型液面之下；所述钢包模型、所述中间包模型和所述结晶器模型均采用透明材质制作；

S200、采用所述钢液连铸模型进行多次模拟实验，在所述多次模拟实验中通过所述电磁场产生和控制装置使所述静磁场的强度在预设范围内变化，每一次模拟实验的过程包括：

S210、向所述钢包模型中加入水，并通过所述流动控制装置在所述钢包模型、所述中间包模型和所述结晶器模型中形成水循环；

S220、向所述钢包模型内加入铁磁性颗粒，并通过水循环使所述铁磁性颗粒均匀分布于水中；