[發明專利]建立連鑄結晶器熱流分布模型的方法

有效

• 申請號: 201711428481.6
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN109960835B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 宋景欣
• 申請（專利權）人: 上海梅山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發明涉及一種建立連鑄結晶器熱流分布模型的方法，所述方法如下：步驟1：在連鑄機正常工作狀態下，采集沿結晶器上口開始沿拉坯高度方向的多個位置的熱流密度值；步驟2：在整個數據范圍內進行一次“三次樣條插值”，步驟3：判斷曲線的函數為指數分布函數，采用形式為的函數對原始數據進行擬合；步驟4：按擬合獲得的方程(4)繪圖，得到再生曲線；步驟5：對熱流曲線進行積分，檢查平均熱流密度值。對方程(4)進行積分，然后除以區間長度，即得到熱流密度沿整個結晶器高度的平均值，步驟6：依據實際工況的平均熱流密度值調節熱流分布曲線的幅值。

技術領域

本發明涉及一種方法，具體涉及一種建立連鑄結晶器熱流分布模型的方法，屬于連鑄技術領域。

背景技術

連鑄機結晶器是將液態金屬轉變為具有一定截面形狀的鑄坯的初始凝固設備，是連鑄機的核心設備。在結晶器內，鋼液的熱量經坯殼、保護渣層、氣隙、結晶器銅板等傳熱過程，最終被冷卻水帶著。

為了進行結晶器傳熱的計算機模擬分析，就要定義結晶器銅板熱面的傳熱邊界條件。根據前人試驗研究結果已經知道，在結晶器銅板表面，沿拉坯的高度方向自上而下的熱流密度分布是非線性的，其基本規律是在彎月面附近熱流急劇上升，接著又快速降低，最后余下的高度內緩慢變化，熱流通量的峰值及平均值隨拉速的增大而增大。

結晶器銅板表面自上至下按熱流密度的分布特點可劃分為三個區域：①空閑區，一般鋼液面距結晶器上口有大約50～100mm的空閑空間，在該區間銅板的熱流密度接近0；②高溫區，鋼液面及以下200～300mm區間鋼液與結晶器銅板緊密接觸，為銅板熱流密度的峰值區域；③下降區，自高溫區以下至結晶器下口，在該區域的熱流密度自上至下逐漸減小。

在實際生產過程中，由于拉速、鋼水溫度等參數始終處于持續變化過程中，因此結晶器內連鑄坯表面及銅板表面溫度和熱流密度也處于持續的變化之中，但熱流密度分布的基本模式保持不變，或者說峰值大小持續發生變化，但其相對位置保持不變。

將熱流密度的分布規律用數學方程準確表達具有重要意義，可應用于準確分析計算結晶器傳熱工況，進一步應用于數值模擬計算和生產現場的實時跟蹤顯示。確定了熱流沿結晶器高度方向的分布方程，也就定義了結晶器銅板熱面的傳熱邊界條件。

發明內容

本發明正是針對現有技術中存在的技術問題，提供一種建立連鑄結晶器熱流分布模型的方法，該曲線方程也可稱為曲線模型，該模型方程的曲線為一種連續光滑曲線即數學上連續可導，主要由零值段、快速上升段、快速下降段、緩慢下降段等四個區間組成的，曲線的幅值依據平均熱流密度值進行調節。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下，一種建立連鑄結晶器熱流分布模型的方法，所述方法如下：步驟1：在連鑄機正常工作狀態下，采集沿結晶器上口開始沿拉坯高度方向的多個位置的熱流密度值。具體的位置可以根據結晶器的螺栓結構等進行調節，但在50～150mm高度區間為熱流密度的劇烈變化區域，采樣點間距應不超過20mm；在40mm以上的區域，熱流密度近似為0，不必采集數據；在200mm以下的區域，熱流密度變化趨于平緩，采樣點間距設置為50～100mm。見表1：

表1測量的數據點

步驟2：在整個數據范圍內進行一次“三次樣條插值”，對表1試驗點數據進行補充，獲得熱流分布曲線的基本輪廓；

步驟3：參見圖1，判斷曲線的函數為指數分布函數，采用形式為y＝ae^f(x)的函數對原始數據進行擬合，為了使擬合更加逼近，進一步將f(x)中的自變量設置為對數形式，即y＝ae^f(lnx)。其中因為f(x)中帶有常數項，故系數a可忽略。則目標擬合函數定為：

y＝e^f(lnx) (1)