[發(fā)明專(zhuān)利]連鑄鋼包澆注時(shí)鋼水流場(chǎng)分布的測(cè)量方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410283613.0
• 申請(qǐng)日: 2014-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105195701B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 申屠理鋒;唐安祥;胡繼康;曹德鞍;陳臣;陸興華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B22D11/18
• 分類(lèi)號(hào): B22D11/18;B22D2/00
• 代理公司: 北京金信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11225
• 代理人: 劉鋒,黃小棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及連鑄鋼包澆注時(shí)鋼水流場(chǎng)分布的測(cè)量方法及裝置。

背景技術(shù)

在連鑄生產(chǎn)中，鋼水首先由鋼包流入中間包，再由中間包將鋼水分配到各個(gè)結(jié)晶器，然后經(jīng)結(jié)晶器凝固結(jié)晶并拉鑄成鑄坯。鋼水從鋼包流入中間包過(guò)程中，隨著澆注的進(jìn)行，鋼包內(nèi)部的鋼水液面會(huì)逐漸下降，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)。在澆注的中后期，鋼水在鋼包內(nèi)會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，在出水口上方附近形成漩渦，使漂浮在鋼水上面的鋼渣被漩渦的吸附作用卷下，混著鋼水經(jīng)出水口流入中間包，形成下渣。過(guò)量的鋼渣不僅會(huì)降低鋼水的潔凈度，影響鑄坯質(zhì)量。

經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，鋼包澆注末期鋼水的流動(dòng)形態(tài)和流場(chǎng)分布與下渣有著密切的關(guān)系。為了減少鋼包澆注結(jié)束后的殘留鋼，提高鋼水收得率，有效進(jìn)行澆注優(yōu)化控制，必須要知道鋼水在鋼包內(nèi)的流動(dòng)形態(tài)和流場(chǎng)分布情況，才能做出相應(yīng)的控制來(lái)抑制和破壞漩渦的形成，避免卷渣現(xiàn)象的發(fā)生。

目前，在連鑄澆鋼過(guò)程中，沒(méi)有對(duì)鋼包內(nèi)鋼水流動(dòng)形態(tài)和流場(chǎng)分布進(jìn)行測(cè)量的手段和相關(guān)設(shè)備，也沒(méi)有優(yōu)化控制技術(shù)來(lái)抑制和破壞漩渦從而減少鋼包殘留鋼，都是采用人工觀察或者下渣檢測(cè)設(shè)備，當(dāng)檢測(cè)到下渣后，就直接關(guān)閉滑動(dòng)水口，結(jié)束澆注。

發(fā)明內(nèi)容

為了能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量連鑄鋼包澆注過(guò)程中鋼水流場(chǎng)的分布情況，為減少鋼包澆注結(jié)束后的殘留鋼、提高鋼水收得率、有效地進(jìn)行澆注優(yōu)化控制提供依據(jù)，本發(fā)明提供了一種連鑄鋼包澆注時(shí)鋼水流場(chǎng)分布的測(cè)量方法，包括如下步驟：S1.根據(jù)正在澆注的鋼水的特性，計(jì)算在澆注過(guò)程中所述鋼水的液面正好出現(xiàn)凹渦時(shí)所述液面的臨界高度H₁；S2.根據(jù)所述臨界高度H₁和所述鋼水的液面高度h判斷所述液面是否進(jìn)入漩渦形成區(qū)，如果是，則執(zhí)行步驟S3；S3.根據(jù)所述臨界高度H₁和液面高度h計(jì)算所述鋼水的所述流場(chǎng)分布。

進(jìn)一步地，所述流場(chǎng)分布包括當(dāng)前時(shí)刻的漩渦的渦面直徑D_v和漩渦高度H_v。

進(jìn)一步地，所述步驟S2還包括：如果否，則返回步驟S1。

優(yōu)選地，在步驟S1中，使用如下公式來(lái)計(jì)算臨界高度H₁：其中，K為臨界高度的修正系數(shù)，D_e為當(dāng)前時(shí)刻的滑動(dòng)水口的有效流出口的當(dāng)量直徑，ε為出水口的偏心率，H₀為高度常量，ρ為在當(dāng)前時(shí)刻所述鋼水的密度，μ為在當(dāng)前時(shí)刻所述鋼水的粘度，T為在當(dāng)前時(shí)刻所述鋼水的溫度，a、b、c分別為密度、粘度、溫度的修正系數(shù)。

優(yōu)選地，所述當(dāng)量直徑D_e通過(guò)如下公式計(jì)算：D_e＝3.87A/X，其中，A為所述有效流出口的面積，X為所述有效流出口的周長(zhǎng)；所述偏心率ε通過(guò)如下公式計(jì)算：ε＝r/R，其中，r為所述出水口到鋼包底部中心的距離，R為鋼包底部的半徑；所述密度ρ通過(guò)如下公式計(jì)算：ρ＝ρ₀+β(T₀-T)，其中，ρ₀為在預(yù)定溫度T₀時(shí)所述鋼水的密度，β為密度的溫度補(bǔ)償系數(shù)；所述粘度μ通過(guò)如下公式計(jì)算：μ＝μ₀+α(T₀-T)，其中，μ₀為在預(yù)定溫度T₀時(shí)所述鋼水的粘度，α為粘度的溫度補(bǔ)償系數(shù)；所述溫度T為測(cè)量所得。

優(yōu)選地，在步驟S2中，通過(guò)在當(dāng)前時(shí)刻鋼包的重量、鋼包的凈重以及鋼包的形狀來(lái)計(jì)算所述液面高度h。

優(yōu)選地，在步驟S2中，通過(guò)判斷所述液面高度h是否在H₁±ΔH的范圍內(nèi)來(lái)判斷所述液面是否進(jìn)入漩渦形成區(qū)，其中，ΔH為預(yù)定的臨界高度調(diào)節(jié)量。

優(yōu)選地，所述渦面直徑D_v通過(guò)如下公式計(jì)算：其中，M為渦面直徑的修正系數(shù)，D_h為與所述液面高度h對(duì)應(yīng)處的鋼包的橫截面的直徑，r為出水口到鋼包底部中心的距離，s為在當(dāng)前時(shí)刻流過(guò)有效流出口的鋼渣含量，s₀為鋼渣含量的補(bǔ)償值，ΔH為預(yù)定的臨界高度調(diào)節(jié)量；所述漩渦高度H_v通過(guò)如下公式計(jì)算：其中，N為漩渦高度的修正系數(shù)。