[發明專利]一種針對轉爐流場最低混勻時間的預測方法

有效

• 申請號: 201811340331.4
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109214137B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 唐雯聃;史云
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種針對轉爐流場最低混勻時間的預測方法，其特征在于，基于水力學模型測試的混勻時間數據以及模型的幾何特征建立混勻時間預測公式，對水力學模型的最低混勻時間進行預測和估計；經對比換算后將預測公式用于預測實際轉爐流場混勻效率，包括以下步驟：

S1、針對轉爐原型，設定模型的縮小比例并按比例縮小模型，噴吹流量、氣流速度、氣體種類變換參數按照相似原理計算；

S2、確定模型中不同底吹布置中，各個底槍的位置以及底槍之間的相對位置、噴吹參數、爐底的性質，確定模型頂槍的槍位、噴吹流量，以及槍頭的結構，計算各噴孔出口的平均速度；

S3、根據步驟S2確定的參數，計算不同方案中頂槍的攪拌能供給E_top；計算每一支底槍的攪拌能供給ε_i.j，記錄不同底槍之間的夾角和到中心的距離，確定底槍之間的相互作用系數，確定陣列數量，確定陣列之間的相互作用系數，最后計算總的底吹攪拌能E_bottom，頂吹攪拌能E_top計算如下：

每支底槍的攪拌能ε_i-j計算如下：

其中，H_i-j為某一支底槍距液面深度；Q_T為頂槍的流量；為某支底槍的流量，T為熱力學溫度；W為冶金容器內液體總重；D為頂槍出口直徑；n為噴孔數；θ為頂槍噴孔法向與垂直方向夾角；V為頂槍氣體出口速度；h為頂槍高度；

S4、根據結果初步估算E_des，對E_des進行第一次賦值；然后基于擬合的結果，來反算E_des，再將不同方案的E_des變化進行擬合，算出擬合公式，繪制出E_des的變化曲線；

S5、將步驟S1至S4中計算得到的數據帶入混勻時間τ，對系數α、b、c、β進行初始賦值，進行回歸計算，得到最低混勻時間的預測公式；

S6、在統計過的數據范圍內，對不同的模型，查詢相應的熔池能量消耗趨勢系數，計算任意底吹氣流變化時的最低混勻時間進行預測。

2.根據權利要求1所述的針對轉爐流場最低混勻時間的預測方法，其特征在于，步驟S1中，縮小比例為(1～20):1。

3.根據權利要求1所述的針對轉爐流場最低混勻時間的預測方法，其特征在于，步驟S3中，設定λ_i.j為底槍氣流之間的相互作用系數，通過正確結果和獲得的回歸公式進行反算，得到合適的相互作用系數值集合如下：

其中，τ_min指同一組實驗數據最小的最低混勻時間；θ為相鄰底槍之間的角度，θ_i指某一底槍角度，θ_min-time為同一組實驗中最低混勻時間最小的方案的底槍夾角；τ_i.j為某個方案的最低混勻時間，θ_i.j為某個方案底槍或底槍陣列之間的夾角，i為底槍陣列數量，j為底槍數量。

4.根據權利要求3所述的針對轉爐流場最低混勻時間的預測方法，其特征在于，總的底吹攪拌能E_bottom包括底吹元件輸入的攪拌能，相鄰底吹元件的氣流相互影響所增幅或者削減的攪拌能，以及相鄰的底槍陣列之間的相互影響所增幅或者削減的攪拌能，總的底吹攪拌能E_bottom計算如下：

其中，ε_i.1.......ε_i.j為一個底槍陣列中，每一只底槍輸入的攪拌能，為任意2個陣列之間增幅系數的集合，當陣列數量i＞2時，存在個d；λ為2支以上底槍之間的作用系數，均為無量綱數，ε_sum.2為集合中任意一個d系數所對應的2個底槍陣列的總攪拌能之和，i為底槍陣列數量，j為底槍數量，m、n、l為一個底槍陣列里面任意三支底槍。

5.根據權利要求4所述的針對轉爐流場最低混勻時間的預測方法，其特征在于，2支以上距離小于0.25R的底槍視為一個陣列；當所有底槍之間的距離均不超過0.25R時，整個底槍系統視為一個陣列，按照單一陣列內單支底槍之間的影響系數計算。