[發明專利]一種定量澆鑄曲線的獲取方法及裝置

有效

• 申請號: 201610424666.9
• 申請日: 2016-06-16
• 公開（公告）號: CN105945270B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 蔣朝輝;劉昕;桂衛華;陽春華;謝永芳;周家達;李中美
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B22D37/00
• 分類號: B22D37/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及銅冶煉及定量澆鑄技術領域，尤其涉及一種定量澆鑄曲線的獲取方法及裝置。

背景技術

目前，銅冶煉過程中，定量澆鑄技術直接影響著銅陽極板質量的好壞，而定量澆鑄曲線作為定量澆鑄技術的核心，定量澆鑄曲線設置的合理與否直接影響陽極板的質量和產量。

當前，在定量澆鑄過程中，技術人員首先根據經驗設定定量澆鑄過程所需的澆鑄包和中間包的參數，當設定好各個參數后，圓盤澆鑄機根據設定的參數生成定量澆鑄曲線，并根據該定量澆鑄曲線控制銅水的定量澆鑄過程，當定量澆鑄曲線不滿足澆鑄精度要求時，從而生產出的銅陽極板的質量不符合要求，此時，技術人員需要修改定量澆鑄過程所需的澆鑄包和中間包的參數，以使生成的定量澆鑄曲線符合滿足澆鑄精度要求，以使生產出的銅陽極板符合質量要求。由于定量澆鑄現場受高溫、高塵、濃煙等惡劣環境的干擾，且定量澆鑄過程需要很多的人工干預，如此，導致根據設置的澆鑄包和中間包的參數確定出的定量澆鑄曲線的準確性很低，根據準確性很低的定量澆鑄曲線生產出的陽極板的質量很低。

發明內容

鑒于上述問題，提出了本發明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種定量澆鑄曲線的獲取方法及裝置。

依據本發明的一個方面，提供了一種定量澆鑄曲線的獲取方法，所述方法包括:

分析高溫銅水在澆鑄工具內的流動狀態特征，建立銅水流動過程的數學模型；

獲取澆鑄工具的實際尺寸，等比例建立澆鑄工具對應的物理模型；

對所述物理模型和所述數學模型進行離散化處理；

確定定量澆鑄過程的初始條件和邊界條件；

通過基于Fluent軟件的有限體積算法、所述物理模型、所述初始條件及所述邊界條件對所述數學模型進行求解，得到銅水流動過程中澆鑄包和中間包內銅水流動的數據，所述Fluent軟件是基于計算流體動力學方法的求解流動問題的通用軟件；

根據所述澆鑄包和中間包內銅水流動的數據生成定量澆鑄曲線。

可選地，所述分析高溫銅水在澆鑄工具內的流動狀態特征，建立銅水流動過程的數學模型，包括：

根據高溫銅水在澆鑄工具內的流動狀態特征，確定流動狀態特征對應的參數和約束條件；

根據所述參數和所述約束條件，確定澆鑄工具的流動狀態特征對應的連續性方程、動量方程、能量守恒方程、流體控制VOF方程、湍流模型k-ε方程和用戶自定義UDF函數，所述VOF方程表示體積分數分布和自由表面運動，k-ε方程表示流體的湍流流動，UDF函數方程用于確定澆鑄包與中間包的運動狀態；

通過所述連續性方程、所述動量方程、所述能量守恒方程、所述VOF方程、所述k-ε方程和所述UDF函數實現銅水流動過程的三維仿真；

將三維仿真后得到的各個模型，確定為定量澆鑄過程的數學模型。

可選地，所述對所述物理模型和所述數學模型進行離散化處理，包括：

通過Meshing對所述物理模型進行網格劃分，得到空間網格區域所述Meshing為ANSYS軟件中的劃分網格功能單元；

通過控制方程離散技術將所述數學模型在所述空間網格區域上進行離散。

可選地，所述確定初始條件和邊界條件，包括：

通過UDF函數設置澆鑄工具的運動曲線；

通過動網格技術控制澆鑄工具實現所述運動曲線的運動過程；

將所述通過動網格技術控制澆鑄工具實現所述運動曲線的運動過程，作為澆鑄過程的初始條件和邊界條件。

可選地，所述通過UDF函數設置澆鑄工具的運動曲線，包括：

根據所述澆鑄工具的運動狀態，通過Profile文件設置各個時間點中間包和澆鑄包的運動速度，所述Profile文件是Fluent軟件中一種指定邊界運動的描述方式；

判斷中間包速度、傾角與澆鑄銅水重量的關系是否滿足預設澆鑄條件，以及分析澆鑄包不同位置、速度與澆鑄銅水重量的關系是否滿足預設澆鑄條件；若中間包以及澆鑄包均滿足預設澆鑄條件，通過Profile文件生成澆鑄過程的離散時間點與速度的對應關系；若否，不斷增加時間點個數，修正中間包或澆鑄包各個時間點的運動速度。

可選地，根據所述澆鑄包和中間包內銅水流動的數據生成定量澆鑄曲線，包括：

對所述澆鑄包和中間包內的銅水流動的數據進行分析，得到銅水的體積分數和速度場；

根據所述體積分數和所述速度場，確定中間包和澆鑄包中銅水液面流動情況以及銅陽極質量；