[發明專利]一種基于流場和濃度場數值模擬計算的混鋼模型系統

在審

• 申請號: 202010728009.X
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111998892A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 張煥鑫
• 申請（專利權）人: 麥特勒智能科技（張家港）有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G06F17/10;B22D11/16
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 周超

本發明公開了一種基于流場和濃度場數值模擬計算的混鋼模型系統，包括中央處理器和電源模塊，所述中央處理器的輸入端通過導線與數據采集單元的輸出端電性連接，所述中央處理器的輸出端通過導線與計算單元的輸入端電性連接，且計算單元的輸出端通過導線與判斷模塊的輸入端電性連接，所述判斷模塊的輸出端通過導線與中央處理器的輸入端電性連接，本發明涉及混鋼生產技術領域。該基于流場和濃度場數值模擬計算的混鋼模型系統。通過根據數值模擬的結果可以準確實時地進行鋼水成分的定量計算，可以精確地體現各流之間濃度的差異，不但可以準確給出混鋼區域的長度，同時可以給出該區域鑄坯中的化學成分分布情況，提高收得率。

技術領域

本發明涉及混鋼生產技術領域，具體為一種基于流場和濃度場數值模擬計算的混鋼模型系統。

背景技術

在現代連鑄生產過程中，鋼水從鋼包注入中間罐，再注入結晶器內開始凝固成固態金屬，在連續生產過程中，如果前后兩個鋼包內的鋼水屬于兩個鋼種，成分差異較大，則前后兩包的鋼水會在中間罐內混合，生成成分處于兩者之間的鋼液，稱為混鋼，而連鑄即為連續鑄鋼，在鋼鐵廠生產各類鋼鐵產品過程中，使用鋼水凝固成型有兩種方法：傳統的模鑄法和連續鑄鋼法，其將裝有精煉好鋼水的鋼包運至回轉臺，回轉臺轉動到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個結晶器中去，結晶器是連鑄機的核心設備之一，它使鑄件成形并迅速凝固結晶，拉矯機與結晶振動裝置共同作用，將結晶器內的鑄件拉出，經冷卻、電磁攪拌后切割成一定長度的板坯。

目前對于混鋼部分的鋼水成分，基本上采用鋼水一旦進入中間罐則完全擴散，成分均勻的假設進行成分計算，實際生產過程中，尤其在多流連鑄過程中，中間罐各處的成分差異很大，這將導致實際的混鋼區域長度與現有模型判斷的差異較大。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于流場和濃度場數值模擬計算的混鋼模型系統，解決了實際生產過程中，尤其在多流連鑄過程中，中間罐各處的成分差異很大，導致實際的混鋼區域長度與現有模型判斷的差異較大的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種基于流場和濃度場數值模擬計算的混鋼模型系統，包括中央處理器和電源模塊，所述中央處理器的輸入端通過導線與數據采集單元的輸出端電性連接，所述中央處理器的輸出端通過導線與計算單元的輸入端電性連接，且計算單元的輸出端通過導線與判斷模塊的輸入端電性連接，所述判斷模塊的輸出端通過導線與中央處理器的輸入端電性連接，所述計算單元包括連接性計算模塊、動量計算模塊和濃度場計算模塊。

優選的，所述數據采集單元包括鋼水密度采集模塊、X方向流速采集模塊、y方向流速采集模塊、粘度系數采集模塊、時間采集模塊、濃度采集模塊和擴散系數采集模塊。

優選的，所述中央處理器的輸入端通過導線與電源模塊的輸出端電性連接，所述中央處理器的輸入端通過導線與數據處理單元的輸出端電性連接。

優選的，所述數據處理單元包括數據實時接收模塊、統計模塊和儲存模塊。

優選的，所述中央處理器通過無線與二級生產管理系統實現雙向連接。

優選的，所述連接性計算模塊的計算公式為：

優選的，所述動量計算模塊的計算公式為：

優選的，所述濃度場計算模塊的計算公式為：其中ρ為密度，t為時間，ui為x方向速度，uj為y方向速度，μ為粘度系數，S為源項，C為濃度，D為擴散系數。

三有益效果

本發明提供了一種基于流場和濃度場數值模擬計算的混鋼模型系統。與現有技術相比具備以下有益效果：