[发明专利]一种振动结晶器保护渣消耗量的预测方法

摘要

本发明一种振动结晶器保护渣消耗量的预测方法，属于钢铁冶金连铸过程计算领域；该方法首先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，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，然后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，获得每个时间点所对应的振动板板面的渣道压力，最后预测振动结晶器一个振动周期内的保护渣消耗量；本发明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。

主权项

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，其特征在于：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，采用纳维‑斯托克斯方程，具体步骤如下：步骤5.1、将试验用保护渣的渣膜厚度自变量设置为z.并设定z的积分边界条件，具体为：(1)：z＝0，vy＝v0‑vm；(2)：z＝h，vy＝0；其中，vy表示某一截面y方向上保护渣的瞬时流动速度；v0表示拉坯速度，单位为m·s‑1；vm表示振动板振动速度，单位为m·s‑1；h表示某一截面的渣膜厚度；步骤5.2、采用纳维‑斯托克斯方程，根据渣膜厚度边界条件，对自变量z进行二次积分，获得某一截面y方向上保护渣的瞬时流动速度，公式如下：∂Py(x,y,t)∂y=μ∂2vy∂z2+ρg---(3)]]>其中，表示压力函数在y方向上的偏导；Py(x，y，t)表示第y行压力测试孔在t时刻的压力函数；μ表示保护渣的黏度，单位为Pa·s；ρ表示保护渣的密度，单位为kg·m‑3；g表示重力加速度，单位为m·s‑2；y表示渣道竖直方向长度自变量；获得某一截面y方向上保护渣的瞬时流动速度为：vy=z(h-z)(v0-vmh+ρg2μ-12μ∂Py(x,y,t)∂y)---(4)]]>步骤5.3、设定积分边界条件，具体为：(1)：0≤x≤L，0≤z≤h；(2)：0≤t≤T；其中，t表示振动时间自变量，L表示振动板宽度，单位为mm；T表示一个振动周期时间，单位为s；步骤5.4、将vy对x、z和时间t进行积分，获得振动结晶器模拟试验装置的振动参数、每个时间点所对应的振动板板面的渣道压力、试验用保护渣的渣膜厚度与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之间的关系，公式如下：q=∫0T∫0L∫0hvydzdxdt=12hv0TL-12AhLsin(2πfT)+h3ρgTL12μ-h312μ∫0L∫0T∂Py(x,y,t)∂ydtdx---(5)]]>其中，q表示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，单位为m3；f表示振动频率，单位为Hz；A表示振动振幅，单位为mm；步骤5.5、根据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、保护渣的密度和振动板的宽度，预测振动结晶器模拟试验装置一个振动周期内单位面积上试验用保护渣的消耗量，即振动结晶器一个振动周期内单位面积上保护渣的消耗量，采用以下公式：Q=q·ρL2---(6)]]>其中，Q表示振动结晶器一个振动周期内单位面积上保护渣的消耗量，单位为kg·m‑2。