[發明專利]一種可以實現實際生產中結晶器流場流態在線預報的方法

在審

• 申請號: 202011016376.3
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112024841A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 朱坦華;張立峰;程迪;周海忱;于曉飛;任英;李太全;侯鋼鐵;武志杰;姜麗梅;韓闖闖
• 申請（專利權）人: 邯鄲鋼鐵集團有限責任公司;河鋼股份有限公司邯鄲分公司;燕山大學;北京科技大學
• 主分類號: B22D11/18
• 分類號: B22D11/18
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李桂琴

本發明涉及一種可以實現實際生產中結晶器流場流態在線預報的方法，屬于鋼鐵冶金煉鋼的連鑄過程技術領域。本發明的技術方案是：將根據結晶器和水口斷面尺寸制作三排鋼釘板，在不同澆鑄參數條件下，將鋼釘板穿過放置結晶器水口和窄面附近的不銹鋼支架從水口兩側同時垂直插入結晶器液面，數秒后同時垂直提出，分別測量每個鋼釘所粘金屬塊直徑、金屬塊最高點和最低點至鋼釘末端的距離以及計算金屬塊在鋼釘兩側最高點和最低點的高度差值。本發明的有益效果是：不僅可以直觀地說明當前連鑄參數條件的優劣，還可以基于流態測量結果繪制結晶器流場流態轉變圖，實時依據現場生產節奏對澆鑄參數進行優化調整，使結晶器內鋼液處于穩定的流動狀態，提高鑄坯質量。

技術領域

本發明涉及一種可以實現實際生產中結晶器流場流態在線預報的方法，屬于鋼鐵冶金煉鋼的連鑄過程技術領域。

背景技術

連鑄結晶器內的流場流態直接影響鑄坯的產品質量。若鋼水在結晶器內的流動狀態較差，會直接影響鑄坯的初始凝固，結晶器保護渣的融化，保護渣在結晶器銅板和凝固坯殼間的潤滑，彎月面速度分布和液面波動，導致卷渣的發生，給鑄坯表面帶來質量缺陷，甚至發生漏鋼事故，影響生產節奏。實際澆鑄過程中鋼液液面溫度維持在1500℃左右，結晶器像“黑匣子”一樣無法得知內部流場狀態。雖然采用物理模擬和數值模擬方法對結晶器內鋼液流動形態問題進行了研究，但是物理模型忽略溫度、凝固坯殼和保護渣的影響，而數值模擬對現場澆鑄過程進行了大量的假設條件和模型簡化，其計算結果依賴于邊界條件的設定，其真實性和可靠性值得商榷。

目前，有不少學者利用將鋼釘插入結晶器液面的方法對澆鑄過程中結晶器液面鋼液流速，液位波動及流場對稱性進行了一系列的研究，但其沒有對結晶器內流場流態進行系統的研究，無法根據現場生產節奏對結晶器內流場流態進行在線預判。因此，對實際澆鑄過程中的結晶器內流場流態測量以及在線預報流態的研究還是一項空白。

發明內容

本發明目的是提供一種可以實現實際生產中結晶器流場流態在線預報的方法，基于插釘實驗測量得到的結晶器二維彎月面速度分布和三維液位波高輪廓，判定當前澆鑄參數下結晶器內流場流態，再通過多次實施來分析澆鑄過程中不同澆鑄參數下結晶器內流場流態，繪制結晶器內流場流態轉變圖，從而達到在線預報結晶器內流場流態的目的；不僅可以直觀地說明當前連鑄參數條件的優劣，還可以基于流態測量結果繪制結晶器流場流態轉變圖，實時依據現場生產節奏對澆鑄參數進行優化調整，使結晶器內鋼液處于穩定的流動狀態，提高鑄坯質量，有效地解決了背景技術中存在的上述問題。

本發明的技術方案是：一種可以實現實際生產中結晶器流場流態在線預報的方法，包含以下步驟：根據結晶器和水口斷面尺寸制作三排鋼釘板，在實際澆鑄過程的穩態澆鑄期間，當水口未結瘤或結瘤輕微時，在不同澆鑄參數條件下，將鋼釘板穿過放置結晶器水口和窄面附近的不銹鋼支架，從水口兩側同時垂直插入結晶器液面，數秒后同時垂直提出，分別測量每個鋼釘所粘金屬塊直徑、金屬塊最高點和最低點至鋼釘末端的距離與水平線夾角，以及計算金屬塊在鋼釘兩側最高點和最低點的高度差值，從而獲得實際生產中結晶器彎月面速度分布和三維液位波高分布；對比二維彎月面流速分布和三維液位波高的變化情況，確定當前澆鑄參數下結晶器流場流態；當澆鑄斷面和浸入式水口尺寸確定的情況下，在不同澆鑄參數下通過多次在水口兩側同時插釘來分析不同的流態，將不同流態進行線性擬合獲得結晶器流場流態轉變圖。

在實施過程前將不銹鋼支架分別固定在結晶器水口和窄面附近，不銹鋼支架的懸梁部分與結晶器液面水平。

在保證鋼釘板穿過不銹鋼支架插入結晶器的情況下，鋼釘板與水口外壁和結晶器銅冷卻壁的空隙盡量小，以獲得結晶器彎月面完整得速度和波高分布，插釘時位于結晶器寬度和厚度的中心，使用不銹鋼支架實現定位和校準的作用。

所述三排鋼釘板中木板的厚度為60～70mm；鋼釘長度為100～150mm，直徑為8～10mm。

所述鋼釘在結晶器液面停留時間為3～4秒。