[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

本發明公開了一種針對轉爐流場最低混勻時間的預測方法，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實際的轉爐預測。本發明預測方法對影響最低混勻時間的因素進行歸納，采用新的公式預測最低混勻時間，能夠應用于各種轉爐模擬計算軟件的開發應用之中。

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種針對轉爐流場最低混勻時間的預測方法。

背景技術

在轉爐的實際生產過程中，氣流的攪拌效率和最低混勻時間是不可測的，只能通過經驗來估計。為了加強對轉爐底吹技術的理論指導，基于相似原理設計相應的冷態模型，通過對模型的檢測來測算轉爐的底槍攪拌效率。至從70年代國外開始使用這樣的研究方法到現在，以及過去近半個世紀，測量混勻時間所用的設備精度越來越高，模型尺寸得更加精確。但這種研究方法更多得作為一種常規手段來使用。比如說，新轉爐或轉爐大修之后往往需要做一次水模，僅僅是為了確定設備目前的攪拌效率。諸多的重復性工作制造出重復數據，得到相似的結果，滿足一次次的工藝需求。

研究者們一直嘗試通過數學手段來描述最低混勻時間隨底吹流量和布置、頂吹流量及槍位、熔池形狀等因素的變化，最終達到僅通過數學公式預測最低混勻時間的目的。但因為最低混勻時間隨各種因素變化的不規律性，并沒有一個公式或者一種方法能比較全面、精確地預測最低混勻時間。

究其原因，這個問題還存在其他兩種可能：第一，所考慮的因素不夠全面，例如底槍個體之間的位置關系、底吹氣流與頂吹氣流之間的相互作用對結果的影響。第二，所采取的數學公式需要改變。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種針對轉爐流場最低混勻時間的預測方法，可在轉爐模型參數設置合理的情況下，進行較為精確的預測，對現場生產有指導作用；對該方向的原理研究也有一定的幫助。

本發明采用以下技術方案：

一種針對轉爐流場最低混勻時間的預測方法，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。

具體的，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；

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。

進一步的，步驟S1中，縮小比例為(1～20):1。