[發明專利]一種判斷板坯結晶器吹氣卷渣的方法

在審

• 申請號: 202110279554.X
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113042699A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 張立志;邱宇;石南輝;張蕾蕾
• 申請（專利權）人: 北部灣大學
• 主分類號: B22D11/16
• 分類號: B22D11/16
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 任漱晨

1.一種判斷板坯結晶器吹氣卷渣的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、首先根據水口最低渣線高度確定結晶器浸入式水口的插入深度H；

步驟2、根據連鑄機檢測到的結晶器液面波動數值，計算獲得K值，K值等于液面波動系數的1/3；

步驟3、確定保護渣物性參數的臨界卷渣速度V值；

步驟4、獲得該特定工藝參數條件下的結晶器內有效降低保護渣吹氣卷渣行為的最大臨界吹氣量Q(NL/min)，Q＝468*H*V/K，即當結晶器內各區域吹入氬氣總量不超過Q時，保護渣不會因為吹氣而產生保護渣卷渣現象。

2.根據權利要求1所述的判斷板坯結晶器吹氣卷渣的方法，其特征在于，所述步驟1中的水口的插入深度等于最低渣線高度。

3.根據權利要求1所述的判斷板坯結晶器吹氣卷渣的方法，其特征在于，所述步驟2中的K值等于液面波動系數的1/3。

4.根據權利要求1所述的判斷板坯結晶器吹氣卷渣的方法，其特征在于，所述步驟3中的采用高粘度或弱反應性保護渣時臨界卷渣速度V值的取值為0.4m/s，采用低粘度、強反應性渣時臨界卷渣速度V值取值0.26m/s。

5.根據權利要求1所述的判斷板坯結晶器吹氣卷渣的方法，其特征在于，所述步驟4中的獲得該特定工藝參數條件下的結晶器內有效降低保護渣吹氣卷渣行為的最大臨界吹氣量Q(NL/min)，Q＝468*H*V/K，即當結晶器內各區域吹入氬氣總量不超過Q時，保護渣不會因為吹氣而產生保護渣卷渣現象，具體為：

吹氬條件下，結晶器中鋼渣界面的卷渣頻率受吹氬量、F數、鋼渣界面到水口的距離以及保護渣的臨界卷渣速度的影響比較大，其與吹氬量、F數近似正比關系，與插入深度、臨界卷渣速度近似反比關系，且上述變量對卷渣頻率的影響為同一量級，因此，構造吹氬條件下與結晶器工藝參數有關的參數Dg數有，分析量綱后可得其單位為kg,[M]：

其中，F為F數(N/m)，Q_g為吹氬量(m³/s)，H為水口插入深度(m)，v_c為臨界卷渣速度(m/s)。則吹氣條件下的卷渣頻率可表述為：

Enf＝f(Dg) (2)

吹氬條件下，卷渣頻率與Dg數的關系較明顯，卷渣頻率隨著Dg數的增大而增大，Dg數為0.1g時的工藝環境中鋼渣界面處于無卷渣向卷渣過渡的臨界狀態，即臨界卷渣狀態；那么，對于實際結晶器中的臨界Dg數，由于其存在量綱[M]，則根據相似理論模型與原型中Dg的相似比為：

其中，C_Dg為模型與原型中Dg數的相似比，C_m為模型與原型的質量相似比，C_ρ為模型與原型中密度相似比，C_l、λ為模型與原型中的幾何相似比。將模型密度相似比及幾何相似比代入方程(3)后可得，C_Dg等于1/56，因此，對應于模型中0.1g的臨界Dg數，實際結晶器中的臨界Dg數為5.6g；根據該臨界Dg數，則得到特定工藝環境下的引起結晶器內水口抽吸卷渣的臨界吹氬量與工藝參數之間的關系；取保護渣的臨界卷渣速度為0.46m/s，F數為3.5N/m，水口插入深度為160mm時，可計算得此時的臨界吹氬量為7.1NL/min，而相對強烈的液面波動條件下，F數為6.2N/m，臨界吹氣量則會降至4NL/min，若此時保護渣物性條件較不合適，設臨界卷渣速度為0.26m/s，則臨界吹氣量則會進一步降至2.3NL/min；

為進一步對生產實踐的結晶器工藝設計給予指導，對式(1)進行變形，得：

首先產生輕微卷渣的工況條件為吹氬量為55L/h的實驗條件下，卷渣頻率為0.67次/min，相應的Dg數為7.8*10^-3kg，因此取該工況為臨界條件；H為水口插入深度，生產過程中可更具最小渣線高度確定，Vc為臨界卷渣速度，生產過程中簡化為0.26及0.4兩數值，取決于所用保護渣的類型，F數為表征結晶器表面鋼液活躍度的參數，該數值等于結晶器液面波動數值的1/3，因此，對式(4)進行取值及簡化后可得：

其中，Q為結晶器吹氬總量，H為水口插入深度，V為臨界卷渣速度，K為液面波動數值。