[發(fā)明專利]一種測量連鑄結晶器內(nèi)保護渣與結晶器界面熱阻的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610390744.8
• 申請日: 2016-06-03
• 公開（公告）號: CN105880501B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設計）人: 王萬林;張海輝;龍旭凱;呂培生;羅志燦;肖丹
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 顏勇

1.一種測量連鑄結晶器內(nèi)保護渣與結晶器界面熱阻的方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟一

基于實驗室小型連鑄實驗模擬工廠鋼鐵連鑄過程；采集結晶器內(nèi)的熱電偶測量的溫度數(shù)據(jù)，并傳給數(shù)據(jù)處理設備；

步驟二

數(shù)據(jù)處理設備將采集好的溫度數(shù)據(jù)代入結晶器傳熱數(shù)學模型，實時計算通過結晶器熱面各點的熱流密度q_int和結晶器熱面各點的溫度T_mld；

步驟三

切取實驗后初始凝固坯殼并測量出坯殼沿拉坯方向的厚度，利用坯殼厚度、鋼水澆鑄溫度和鋼水的密度，利用凝固反問題算法Levenberg-Marquardt method來求解坯殼表面沿拉坯方向分布的溫度T_sh；

步驟四

切取實驗后完全凝固的保護渣渣膜測量沿拉坯方向不同位置保護渣渣膜厚度d_m；所述保護渣渣膜為，在鋼液凝固收縮成坯殼后，液態(tài)保護渣滲入坯殼與結晶器之間的空隙冷卻凝固后的渣膜；所述渣膜厚度d_m為沿拉坯方向，不同位置保護渣渣膜厚度的數(shù)據(jù)集合；

步驟五

通過SHTT實驗，測得保護渣的結晶溫度T_sol；

步驟六

將結晶器熱流密度q_int、結晶器表面溫度T_mld、坯殼表面溫度T_sh、保護渣結晶溫度T_sol和保護渣渣膜厚度d_m代入傳熱模型得到保護渣與結晶器界面熱阻R_int；所述傳熱模型如下：

R_int＝R_tot-(R_l+R_s) (1)

公式(1)中保護渣與結晶器界面熱阻R_int等于坯殼表面與結晶器熱面之間總熱阻減去保護渣渣膜的總熱阻，即固態(tài)渣膜熱阻R_s和液態(tài)渣膜熱阻R_l；

其中R_tot為結晶器/鑄坯之間的總熱阻；其表達式為

液態(tài)渣膜熱阻R_l由公式(3)求得，公式(4)中k_e為固態(tài)渣膜表觀導熱系數(shù)，d_s則需要公式(5)、公式(6)和公式(7)聯(lián)立求解

其中R_lc為液態(tài)保護渣傳導熱阻，1/h_lr為液態(tài)保護渣輻射熱阻，k_sl為液態(tài)渣導熱系數(shù)，ε_sh為鑄坯的發(fā)射率，ε_cry為結晶態(tài)保護渣發(fā)射率，m為反射因子，σ_B為Stefan-Boltzmann常數(shù)；

其中k_e、k_sl、ε_sh、ε_cry、m、σ_B均為保護渣的傳熱物性參數(shù)；為已知參數(shù)；

d_s為固態(tài)保護渣渣膜厚度。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種測量連鑄結晶器內(nèi)保護渣與結晶器界面熱阻的方法，其特征在于：步驟一中，所述連鑄實驗，采用連鑄結晶器內(nèi)凝固模擬裝置，設定好連鑄參數(shù)，所述參數(shù)包括振動頻率、振動幅度、澆注溫度，啟動試驗裝置，按照設定的所述參數(shù)進行連鑄實驗；所述振動頻率為1-5Hz、振動幅度為1-6mm、澆注溫度為鋼的液相線溫度以上10-50℃。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種測量連鑄結晶器內(nèi)保護渣與結晶器界面熱阻的方法，其特征在于：步驟二中，所述結晶器內(nèi)，沿拉坯方向安裝兩排熱電偶；所述兩排熱電偶均平行于結晶器的熱面。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種測量連鑄結晶器內(nèi)保護渣與結晶器界面熱阻的方法，其特征在于：步驟二中，所述q_int為沿拉坯方向，兩排熱電偶所平行結晶器熱面上各點的熱流密度集合；所述T_mld為 沿拉坯方向，兩排熱電偶所平行結晶器熱面上各點的溫度集合。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種測量連鑄結晶器內(nèi)保護渣與結晶器界面熱阻的方法，其特征在于：步驟二中，所述傳熱數(shù)學模型為二維傳熱數(shù)學模型。