專(zhuān)利名稱(chēng)：中間包控流效果的數(shù)模評(píng)判方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于連鑄技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種中間包控流效果的數(shù)模評(píng)判方法，是 根據(jù)將示蹤劑停留時(shí)間分布(RTD)曲線(xiàn)的峰值量化來(lái)評(píng)判中間包包型及控流裝置優(yōu) 劣的方法，特別適用于使用數(shù)值技術(shù)計(jì)算得出的RTD曲線(xiàn)判斷，進(jìn)而指導(dǎo)中間包包型 及控流裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)，該技術(shù)也同樣適用于水模實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。
技術(shù)背景隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展和對(duì)鑄坯質(zhì)量要求的不斷提高，中間包的作用不可忽視，它 除了穩(wěn)定注流、實(shí)現(xiàn)多爐連澆外，更重要的是起到促進(jìn)夾雜物上浮，凈化鋼液的作用。 隨著計(jì)算機(jī)硬件、流體力學(xué)計(jì)算軟件的發(fā)展，數(shù)學(xué)模擬方法作為一種成本低、速度快、 效果好的研究手段，越來(lái)越被國(guó)內(nèi)外冶金工作者應(yīng)用在對(duì)中間包包型及控流裝置合理 性的研究上。通過(guò)在中間包入口投入示蹤劑，在出口處監(jiān)測(cè)示蹤劑濃度隨時(shí)間變化得 到RTD曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)能反映中間包內(nèi)的活塞區(qū)，返混區(qū)，死區(qū)以及短路流之間的比例， 但目前為止， 一直沒(méi)有明確的技術(shù)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)RTD曲線(xiàn)的優(yōu)劣，也無(wú)法從RTD曲線(xiàn) 上直接對(duì)中間包的控流效果進(jìn)行評(píng)判。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種中間包控流效果的數(shù)模評(píng)判方法，通過(guò)設(shè)定RTD曲線(xiàn) 的峰值參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可根據(jù)RTD曲線(xiàn)形狀快速有效的判斷中間包包型及控流裝置的優(yōu)劣。 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是通過(guò)各種研究參數(shù)和試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證，采用數(shù)值技術(shù)模擬跟蹤示蹤劑停留時(shí)間分布(RTD)曲線(xiàn)的特征值來(lái)判斷中間包包 型及控流裝置優(yōu)劣，建立無(wú)量綱示蹤劑停留時(shí)間曲線(xiàn)(RTD曲線(xiàn))的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)RTD 油線(xiàn)峰值處無(wú)量綱濃度大于1，峰值對(duì)應(yīng)的無(wú)量綱時(shí)間大于0.75的中間包控流效果較 佳。RTD曲線(xiàn)的步驟如下1、 首先采用流體力學(xué)計(jì)算軟件建立中間包模型，設(shè)定中間包入口為質(zhì)量流量邊界， 出口為壓力出口，進(jìn)行中間包的穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)計(jì)算。2、 中間包流場(chǎng)計(jì)算穩(wěn)定后，將流體計(jì)算軟件中的穩(wěn)態(tài)模型轉(zhuǎn)換為非穩(wěn)態(tài)模型，在 零時(shí)刻，在中間包入口處投入l秒示蹤劑，示蹤劑的流量與中間包入口鋼液流量相等;3、 示蹤劑投入l秒后，停止投入示蹤劑，同時(shí)監(jiān)測(cè)中間包出口處示蹤劑濃度隨時(shí) 間變化曲線(xiàn)，當(dāng)示蹤劑全部流出后，計(jì)算停止，得到示蹤劑停留時(shí)間分布RTD曲線(xiàn)；4、 處理得到的RTD曲線(xiàn)，進(jìn)行無(wú)量綱RTD曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換；5、 評(píng)價(jià)得到的無(wú)量綱RTD曲線(xiàn)是否滿(mǎn)足評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，即峰值處無(wú)量綱時(shí)間大于0.75,3無(wú)量綱濃度大于1，如果不滿(mǎn)足，改變中間包結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行計(jì)算分析，直至達(dá)到RTD 曲線(xiàn)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明效果根據(jù)計(jì)算得出的RTD曲線(xiàn)，能快速有效地判斷中間包包型及控流裝 置的優(yōu)劣。利用該評(píng)判方法對(duì)某鋼廠的中間包進(jìn)行包型及控流裝置優(yōu)化，效果顯著， 大型夾雜物明顯減少，夾雜物合格率提高了5%以上，大大降低了生產(chǎn)成本。
該項(xiàng)技術(shù)適用于中間包包型及控流裝置優(yōu)劣的判斷，可快速有效地評(píng)判中間包冶 金效果，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)中間包包型及控流裝置的優(yōu)化改造起到指導(dǎo)作用。該技術(shù)也同樣適用 于水模實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。


下面以使用該評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)某鋼廠中間包控流裝置進(jìn)行優(yōu)化為例，結(jié)合附圖和實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1為兩種不同形狀的RTD曲線(xiàn)。其中a為某鋼廠原型中間包的RTD曲線(xiàn)，b為 優(yōu)化控流裝置后的RTD曲線(xiàn)。
具體實(shí)施方式
1、 首先采用流體力學(xué)計(jì)算軟件建立中間包模型，設(shè)定中間包入口為質(zhì)量流量，流 量為49.725kg/s，出口為壓力出口，壓力大小為latm，進(jìn)行中間包的穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)計(jì)算。2、 中間包流場(chǎng)計(jì)算穩(wěn)定后，將流體計(jì)算軟件中的穩(wěn)態(tài)模型轉(zhuǎn)換為非穩(wěn)態(tài)模型，在 零時(shí)刻，在中間包入口處投入l秒示蹤劑，示蹤劑的流量為49.725kg/s。3、 示蹤劑投入l秒后，停止投入示蹤劑，同時(shí)監(jiān)測(cè)中間包出口處示蹤劑濃度隨時(shí) 間變化曲線(xiàn)，當(dāng)示蹤劑全部流出后，計(jì)算停止，得到示蹤劑停留時(shí)間分布RTD曲線(xiàn)；4、 處理得到的RTD曲線(xiàn)，進(jìn)行無(wú)量綱RTD曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換；5、 評(píng)價(jià)得到的無(wú)量綱RTD曲線(xiàn)是否滿(mǎn)足評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，即峰值處無(wú)量綱時(shí)間大于0.75， 無(wú)量綱濃度大于1，如果不滿(mǎn)足，改變中間包結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行計(jì)算分析，直至達(dá)到RTD 曲線(xiàn)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。如圖1所示，為某鋼廠中間包內(nèi)控流裝置優(yōu)化前后的RTD曲線(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的評(píng) 判標(biāo)準(zhǔn)，曲線(xiàn)a峰值處的無(wú)量綱時(shí)間為0.51，無(wú)量綱濃度為0.82，控流效果不理想； '曲線(xiàn)b峰值處的無(wú)量綱時(shí)間為0.81 (大于0.75)，無(wú)量綱濃度為l.l (大于l)，控流效 果明顯優(yōu)于曲線(xiàn)a。現(xiàn)場(chǎng)采取曲線(xiàn)b的控流裝置后，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的夾雜物總量和尺寸都得 到了顯著下降，達(dá)到中間包包型和控流裝置的優(yōu)化目的。
權(quán)利要求
1、一種中間包控流效果的數(shù)模評(píng)判方法，其特征在于采用數(shù)值技術(shù)模擬跟蹤示蹤劑停留時(shí)間分布RTD曲線(xiàn)的特征值來(lái)判斷中間包包型及控流裝置優(yōu)劣，建立無(wú)量綱示蹤劑停留時(shí)間分布RTD曲線(xiàn)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)RTD曲線(xiàn)峰值處無(wú)量綱濃度大于1，峰值對(duì)應(yīng)的無(wú)量綱時(shí)間大于0.75的中間包控流效果較佳；RTD曲線(xiàn)的計(jì)算步驟如下(1)首先采用流體力學(xué)計(jì)算軟件建立中間包模型，設(shè)定中間包入口為質(zhì)量流量邊界，出口為壓力出口，進(jìn)行中間包的穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)計(jì)算；(2)中間包流場(chǎng)計(jì)算穩(wěn)定后，將流體計(jì)算軟件中的穩(wěn)態(tài)模型轉(zhuǎn)換為非穩(wěn)態(tài)模型，在零時(shí)刻，在中間包入口處投入1秒鐘示蹤劑，示蹤劑的流量與中間包入口鋼液流量相等；(3)示蹤劑投入1秒后，停止投入示蹤劑，同時(shí)監(jiān)測(cè)中間包出口處示蹤劑濃度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)，當(dāng)示蹤劑全部流出后，計(jì)算停止，得到示蹤劑停留時(shí)間分布RTD曲線(xiàn)；(4)處理得到的RTD曲線(xiàn)，進(jìn)行無(wú)量綱RTD曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換；(5)評(píng)價(jià)得到的無(wú)量綱RTD曲線(xiàn)是否滿(mǎn)足評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，峰值處無(wú)量綱時(shí)間大于0.75，無(wú)量綱濃度大于1，如果不滿(mǎn)足，改變中間包結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行計(jì)算分析，直至達(dá)到RTD曲線(xiàn)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
一種中間包控流效果的數(shù)模評(píng)判方法，是采用數(shù)值技術(shù)模擬跟蹤示蹤劑停留時(shí)間分布RTD曲線(xiàn)的特征值來(lái)判斷中間包包型及控流裝置優(yōu)劣。建立了RTD曲線(xiàn)優(yōu)劣的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)RTD曲線(xiàn)峰值處無(wú)量綱濃度大于1，峰值對(duì)應(yīng)的無(wú)量綱時(shí)間大于0.75的中間包控流效果較佳。該項(xiàng)技術(shù)適用于中間包包型及控流裝置優(yōu)劣的判斷，可快速有效地評(píng)判中間包冶金效果，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)中間包包型及控流裝置的優(yōu)化改造起到指導(dǎo)作用。該技術(shù)也同樣適用于水模實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。
文檔編號(hào)B22D11/18GK101596581SQ200910088139
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者劉建明, 姜中行, 寧林新, 張利君, 王鳳琴, 王衛(wèi)華, 胡雄光, 薄鳳華, 輝 袁, 解家英 申請(qǐng)人:首鋼總公司