[發明專利]基于鋼水靜壓力和凝固現象的結晶器物理模擬方法和裝置

有效

• 申請號: 201710358820.1
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107127313B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 陳登福;徐佩;喻恒松;龍木軍;段華美;俞晟;桂林濤;呂奎
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B22D11/16
• 分類號: B22D11/16
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 孔玲瓏

1.基于鋼水靜壓力和凝固現象的結晶器物理模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、建立結晶器水力仿真模型

S11：首先確定結晶器的內壁上沿拉坯方向的不同位置的鑄坯凝固坯殼厚度；

S12：根據結晶器內鑄坯凝固坯殼厚度，計算結晶器的內壁上需要排出的水量，以模擬轉化為鑄坯凝固坯殼的鋼水；

S13：結合結晶器的內壁上需要排出的水量和結晶器在高度方向上的靜壓力，設計結晶器的內壁在不同高度上的排水小孔的分布；

S14：建立結晶器水力仿真模型，使該結晶器水力仿真模型的內壁上的排水小孔與S13設計的排水小孔的分布一致；

S2、結晶器水力仿真模型運行

S21：在結晶器水力仿真模型注入液體，以模擬注入的鋼水；通過排水小孔排水，以模擬轉化為鑄坯凝固坯殼的鋼水；通過開設在結晶器水力仿真模型底部的出水口排水，以模擬拉出的鑄坯；

S22：檢測結晶器水力仿真模型中各位置的狀態，以模擬或修正實際連鑄生產中結晶器流場及工藝參數。

2.根據權利要求1所述的基于鋼水靜壓力和凝固現象的結晶器物理模擬方法，其特征在于，結晶器內鑄坯凝固坯殼厚度通過式(1)計算：

其中：D-坯殼厚度；K-凝固比例常數；Z-鑄坯某斷面距離結晶器彎月面的距離；V-拉坯速度。

3.根據權利要求2所述的基于鋼水靜壓力和凝固現象的結晶器物理模擬方法，其特征在于，在S13中，在結晶器的高度方向上每間隔Δh設計一排排水小孔，排水小孔的排數為n，孔徑為Φ的排水小孔的流量為ψ，Z為鑄坯某斷面距離結晶器彎月面的距離，其相互關系如式(2)-(5)所示：

其中：Q-排水小孔要排出的水流量；A，B-分別為鑄坯斷面寬度和厚度；D-坯殼厚度；V-拉坯拉速；

ψ＝aZ+b (3)

其中：Ψ-孔徑為Φ的排水小孔的流量；a，b-常數；Z-鑄坯某斷面距離結晶器彎月面的距離；

每排排水小孔的數量可由式(4)計算得到

Z_n+1＝(n+1)·Δh(n＝0,1,2,3,…) (5)

其中，N_n+1-鑄坯某斷面距離結晶器彎月面的距離為Z_n+1時內殼上小孔分布數量；Q_n+1-結晶器內距離彎月面距離為Z_n+1、坯殼厚度為D_n+1時，通過小孔要排出的流量；Q_n-結晶器內距離彎月面距離為Z_n、坯殼厚度為D_n時，通過排水小孔要排出的流量；Ψ_n+1-距離結晶器彎月面距離為Z_n+1、孔徑為Φ的排水小孔流量；Z_n+1-距離結晶器彎月面的距離；Δh-相鄰兩排小孔之間的間隔；

在上式中，D_n+1和D_n由式(1)計算得到，Q_n+1和Q_n由式(2)計算得到，Ψ_n+1由式(3)計算得到，Z_n+1由式(5)計算得到。