[發明專利]一種采用負壓穩定澆注的方法及裝置

有效

• 申請號: 201910072808.3
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109604552B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 艾新港;曾紅波;李勝利;韓東;寧哲
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: B22D11/18
• 分類號: B22D11/18
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

1.一種采用負壓穩定澆注的方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.將盛滿鋼液的鋼包密封，并通過鋼包回轉臺將鋼包轉至中間包上方；

b.確定鋼包內鋼液通過其底部長水口處的速度v₂，即：

式(1)中：H₀是鋼包鋼液液面至鋼包底部高度；h是鋼包底部長水口長度；

R是初液面半徑；D是鋼包底內直接；A₁是長水口橫截面積；t是總澆注時間；

c.建立壓強隨時間變化的關系

式(2)中：P₀是鋼包內鋼液面所受壓強；ρ是鋼液密度；D_面是鋼液初液面直徑；θ是鋼包側壁與初液面夾角；d是長水口內直徑；C_d是流量系數；α₁、α₂是動能修正系數；ζ是局部阻力系數；

1)確定鋼包中鋼液的雷諾數R_e

式(3)中：v_m是鋼液在鋼包中流動的平均速度；υ是鋼液的運動粘度；

2)確定鋼液的沿程阻力系數λ

根據雷諾數Re求λ：

3)確定鋼液摩擦阻力損失h_w

鋼液在管道中受到的阻力公式為：h_w＝h_f1+h_f2+h_j?????????(5)

式(5)中：h_f1是鋼包內沿程阻力損失；h_f2是長水口內沿程阻力損失；h_j是局部阻力；

鋼包內沿程阻力損失h_f2：

式(6)中：v_xm1是鋼包內鋼液平均速度；

式(7)中：v_xm2是長水口內鋼液平均速度；

局部阻力系數：

式(8)中：ζ是局部阻力系數；

d.通過PLC控制器控制氬氣增壓泵、真空泵，調整鋼包內的負壓，使其符合計算的P₀值，使通過鋼包長水口的鋼液速度v₂保持恒定。

2.實現權利要求1所述方法的一種采用負壓穩定澆注的裝置，其特征在于，包括鋼包、密封裝置、耐高溫密封圈、附屬側壁、長水口、壓力表、換氣閥、氬氣增壓泵、PLC控制器、交流調壓裝置、真空泵、過載保護裝置、電源、水口開關；

與鋼包相連通的長水口設置在鋼包底部，水口開關與長水口連接，鋼包頂部設有密封裝置，附屬側壁焊接在鋼包頂部的外壁圓周上，附屬側壁頂面設有凹槽，密封裝置底面邊緣設有與凹槽相配合的凸銷，在密封裝置和附屬側壁之間設有層耐高溫密封圈，鋼包經管路與換氣閥連接，換氣閥經管路與氬氣增壓泵、真空泵連接，壓力表用于檢測鋼包內部壓力，壓力表與PLC控制器相連接，PLC控制器與交流調壓裝置連接，電源經過載保護裝置與交流調壓裝置連接，交流調壓裝置與真空泵連接；

澆注前，設定鋼液流速，打開水口開關開始澆注，通過交流調壓裝置向真空泵供電，使真空泵運轉，使鋼包內形成真空環境，壓力表測得鋼包內壓強的變化，反饋給PLC控制器，PLC控制器將收到的壓強信號，發出調節信號給交流調壓裝置，當需要對鋼包增壓時交流調壓裝置調整電壓使氬氣增壓泵工作，當需要對鋼包減壓時調整電壓使真空泵調到二級，真空泵和氬氣增壓泵通過換氣閥轉換工作。