[發明專利]一種測量連鑄結晶器內保護渣渣膜熱阻的方法

有效

• 申請號: 201711020411.7
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107755648B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 王萬林;黃道遠;張凱旋;余杰;路程;錢海瑞
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B22D2/00
• 分類號: B22D2/00;B22D11/111
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

1.一種測量連鑄結晶器內保護渣渣膜熱阻方法，其特征在于，該方法的步驟如下：

步驟1

基于實驗室小型連鑄實驗模擬工廠鋼鐵連鑄過程；

步驟2

溫度采集器實時采集結晶器內的熱電偶測量的溫度數據，

步驟3

將采集好的溫度數據代入二維瞬態熱傳導反問題數學模型中，計算通過結晶器熱面各點在不同時間點的熱流密度集合q_int和結晶器熱面各點在不同時間點的溫度集合T_mld；

步驟4

實驗結束后，首先得出結晶器熱面的三維數字模型圖；然后再測量結晶器內氣隙層形貌并繪制出帶有渣膜的凝固坯殼和氣隙層的三維數字模型圖，將帶有渣膜的凝固坯殼的渣膜去掉后再次掃描、繪制出坯殼的三維數字模型圖，使其與帶有渣膜的凝固坯殼和氣隙層的三維數字模型圖以及結晶器熱面的三維數字模型疊加從而得到渣膜的三維數字模型圖，同時得出氣隙層的三維數字模型圖；

步驟5

通過帶有渣膜的凝固坯殼和氣隙層的三維數字模型圖、氣隙層的三維數字模型圖、渣膜的三維數字模型圖、坯殼的三維數字模型圖、結晶器熱面的三維數字模型；計算出垂直于拉坯方向所有平面上坯殼厚度的集合d_s、計算出垂直于拉坯方向所有平面上氣隙厚度的集合d_g；

然后利用結晶器熱面各點在不同時間點的熱流密度集合q_int、結晶器熱面各點在不同時間點的溫度集合T_mld、所用鋼液的凝固溫度T_s、鋼液的傳熱系數λ_s、氣隙層的傳熱系數λ_q計算得出渣膜-坯殼界面的溫度數據集合T_ms、渣膜氣隙界面的溫度數據集合T_mg、渣膜層垂直于拉坯方向所有平面的熱阻數據集合R_m和渣膜層垂直于拉坯方向所有平面的熱流數據集合q_m；其過程如下：

采用傳熱數學模型計算待計算面的R*_m，所述傳熱模型為：

公式(1)中R*_m為待計算渣膜層面的熱阻數據集合，為R_m的子集；所述R_m為渣膜層垂直于拉坯方向上所有平面的熱阻數據集合；將所有的待計算渣膜層面的熱阻數據集合構成一個大集合，即為所述的R_m；所述待計算渣膜層面垂直于拉坯方向；

T*_ms為待計算渣膜層面與其對應坯殼層面的界面處的溫度數據集合；其為T_ms的子集；與待計算渣膜層面對應的坯殼層面垂直于拉坯方向；所有的T*_ms構成一個大集合，即為所述的T_ms；

T*_mg為待計算渣膜層面所對應氣隙層面的溫度數據集合；其為T_mg的子集；與待計算面渣膜層面對應的氣隙層面垂直于拉坯方向；所有的T*_mg構成一個大集合，即為所述的T_mg；

q*_m為待計算渣膜層面的熱流密度；其為q_m的子集；

根據熱力學第一定律：

q*_m＝q*_int＝q*_s＝q*_g (2)

q*_s為通過待計算渣膜層面所對應坯殼層各點的熱流密度集合；q*_g為通過待計算渣膜層面所對應氣隙層各點的熱流密度集合；q*_int此時為已知量，其為待計算平面所對應的結晶器熱面不同時間點的熱流密度集合，其為q_int的子集；

公式(1)中T*_ms的表達式為：

T*_ms＝T_s-q*_s·R*_s (3)

其中T_s為實驗所用鋼液的凝固溫度，為已知量；

R^*_s＝d*_s/λ_s(4)

R*_s為待計算渣膜層面所對應坯殼層各點的熱阻，d*_s為待計算渣膜層面所對應坯殼層沿垂直于拉坯方向的坯殼厚度，為已知量；λs為實驗所用鋼液的的導熱系數，為已知量；

T*_mg的表達式為：

T*_mg＝T*_mld–q*_g·R*_g (5)

R^*_g＝d*_g/λ_g (6)

R*_g為待計算渣膜層面所對應氣隙層的熱阻，d*_g為待計算渣膜層面所對應氣隙層沿垂直于拉坯方向的厚度；λg為待計算渣膜層面所對應氣隙層的傳熱系數，為已知量；T*_mld為結晶器表面溫度；

聯立公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)，求解出待計算渣膜層垂直于拉坯方向的熱阻數據R*_m、q*_m；將所有的待計算渣膜層面的熱阻數據集合構成一個大集合，即為所述的R_m；將所有的待計算渣膜層面的q*_m構成一個大集合，即為所述的q_m。