[發明專利]一種連鑄水口結瘤分析方法

有效

• 申請號: 202110656395.0
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113426974B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 張江山;張丹;劉青;楊樹峰;李京社
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;北京工業大學
• 主分類號: B22D11/18
• 分類號: B22D11/18;B22D11/115
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明公開了一種連鑄水口結瘤分析方法，方法包括：構建對應的鋼液連鑄模型；采用所述鋼液連鑄模型進行多次模擬實驗，每一次模擬實驗的過程包括：向所述鋼包模型中加入水；向所述鋼包模型內加入鐵磁性顆粒；通過所述攝像儀記錄在無結瘤狀態下、結瘤形成過程中和結瘤脫落過程中鐵磁性顆粒的運動軌跡和液面的狀態數據；確定結瘤行為數據和所述液面的狀態變化；確定所述液面的狀態變化與所述結瘤行為數據之間的關系。本發明提供的方法與實際連鑄生產過程中的結瘤現象更為接近，通過關系曲線可以在實際生產過程中判斷結瘤程度提供指導，從而在有必要時提供相應的預警措施，避免澆注中斷或事故的發生，因此非常具有實際意義。

技術領域

本發明涉及鋼液連鑄技術領域，特別涉及一種連鑄水口結瘤分析方法。

背景技術

在鋼液連鑄過程中，由于夾雜物在水口內壁的沉積、鋼中元素與耐材的反應等因素，水口結瘤現象時有發生。水口結瘤會改變水口通道、中間包、結晶器內的流動狀態，甚至會導致澆注中斷或事故的發生，因此對連鑄過程中水口結瘤現象的研究顯得尤為重要。水口結瘤物主要是脫氧產物、凝鋼以及復雜氧化物團聚體等，不同條件下水口結瘤的原因也不盡相同，原因主要包括高熔點脫氧產物造成的結瘤、鋼液溫度下降促成夾雜物析出造成的結瘤、耐火材料與鋼液反應產生的結瘤以及二次氧化造成的結瘤等。

水口結瘤現象會改變通道內鋼液的流動模態，增加鋼液流動的紊亂度，尤其改變水口出口流動的不穩定性，從而對中間包和結晶器內的多相流帶來不利的影響。有相關文獻指出：水口結瘤物的存在會導致結晶器水口兩側流場的明顯不對稱，水口堵塞側鋼液更多集中于結晶器上部，下回流占據區域較小；未堵塞一側漩渦卷渣出現的頻率較高。在較大拉速下，隨著水口傾角的增大，液面平均波動逐漸減弱；拉速提高會造成水口兩側平均波高的差距變大，結瘤物脫離水口后液面恢復穩定的時間延長；結瘤物脫離瞬間會導致流場迅速惡化，影響鑄坯質量。

現有的研究和方法多是采用物理模擬或數值模擬的方法對結瘤現象進行模型構建；實際生產中也可以通過觀察澆注速度的變化和塞棒的位置等來大致判斷結瘤行為的發生和程度。然而，現有的研究和方法還缺少對結瘤速率、結瘤程度等定量的評估，所建立的模型也都是基于固定的結瘤模式，這與實際生產中動態的結瘤現象還有所差距，亟需相應的研究來獲得與實際生產更為接近的研究數據并建立更為可靠的水口結瘤評估方法，為實際生產中判斷結瘤程度和采取相應的預警措施提供指導。

發明內容

本發明提供一種連鑄水口結瘤分析方法，相對于現有技術可以在實際生產過程中判斷結瘤程度提供指導。

為解決上述問題，本發明提供了如下技術方案：

一種連鑄水口結瘤分析方法包括：

S100、根據鋼液連鑄設備構建對應的鋼液連鑄模型；所述鋼液連鑄模型中包括鋼包模型、中間包模型、結晶器模型、電磁場產生和控制裝置、液面狀態檢測裝置、片光源、攝像儀以及流動控制裝置；其中：所述電磁場產生和控制裝置設置在所述鋼包模型水口、所述中間包模型水口和浸入式水口處，用于產生靜磁場且對所述靜磁場進行調節；所述液面狀態檢測裝置設置在所述中間包模型和結晶器模型的液面處，用于檢測液面的狀態數據；所述片光源設置在所述中間包模型的一側和所述結晶器模型的一側；所述浸入式水口與所述中間包模型水口連接且插入所述結晶器模型的液面之下；所述鋼包模型水口插入所述中間包模型液面之下；所述鋼包模型、所述中間包模型和所述結晶器模型均采用透明材質制作；

S200、采用所述鋼液連鑄模型進行多次模擬實驗，在所述多次模擬實驗中通過所述電磁場產生和控制裝置使所述靜磁場的強度在預設范圍內變化，每一次模擬實驗的過程包括：

S210、向所述鋼包模型中加入水，并通過所述流動控制裝置在所述鋼包模型、所述中間包模型和所述結晶器模型中形成水循環；

S220、向所述鋼包模型內加入鐵磁性顆粒，并通過水循環使所述鐵磁性顆粒均勻分布于水中；