【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于連鑄中間包感應加熱，涉及單流弧形通道感應加熱中間包通道傾斜角度的確定方法。
技術介紹
1、在連鑄發(fā)展的初期，中間包只是起到過渡鋼水的作用。隨著對高品質(zhì)鋼種需求的不斷提高，連鑄工藝對鋼水質(zhì)量具有越來越重要的意義。為了保證連鑄工藝的順利執(zhí)行，必須保證鋼水具有足夠的純凈度以及穩(wěn)定的溫度。中間包作為由間歇操作轉(zhuǎn)向連續(xù)操作的轉(zhuǎn)折點，除了傳統(tǒng)的穩(wěn)定鋼液的作用外，它還應該具有控制鋼水潔凈度以及溫度的作用。連鑄工藝一直所追求的是低過熱度恒溫穩(wěn)態(tài)澆注，但是由于換包和壁面散熱等原因，在澆注后期以及過渡階段鋼水的溫度變化比較大，如果鋼水過熱度太高，鑄坯內(nèi)就會出現(xiàn)非等軸晶，從而產(chǎn)生偏析；反之如果鋼水的過熱度太低，鋼水黏性升高，就會使鑄坯內(nèi)夾雜物增加，因此為了減少鑄坯內(nèi)偏析以及夾雜物等缺陷，必須將鋼水的溫度控制在很小的范圍內(nèi)，即低過熱度穩(wěn)態(tài)澆注。通道式感應加熱技術可以補償澆注過程中的熱量損失，使鋼水溫度穩(wěn)定可控，改善鑄坯質(zhì)量。現(xiàn)有感應加熱中間包的通道類型為直線型通道，由于鋼包長水口和浸入式水口之間距離的限制使通道的長度得不到保證，影響加熱效率，針對這個問題提出一種弧形感應加熱中間包通道，它可以在不改變鋼包長水口和浸入式水口之間距離的前提下等效的增加通道的長度，提高加熱效率。然而，弧形通道的傾斜角度還沒有確規(guī)，而通道傾斜角度的變化會對澆鑄區(qū)流場、溫度場以及夾雜物的去除率產(chǎn)生很大的影響。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術公開單流弧形通道感應加熱中間包通道傾斜角度的確定方法，通過建立三維非穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型的
2、所述方法包括以下步驟：
3、步驟1：采集現(xiàn)場單流弧形通道感應加熱中間包的澆鑄工況參數(shù)；
4、步驟2：建立單流弧形通道感應加熱中間包的三維流動傳熱模型，根據(jù)所述澆鑄工況參數(shù)以及通道不同傾角參數(shù)計算得到單流弧形通道感應加熱中間包的流場和溫度場；
5、步驟3：建立單流弧形通道感應加熱中間包的夾雜物碰撞長大模型，根據(jù)所述流場和溫度場計算得到弧形通道感應加熱中間包的夾雜物去除率；
6、步驟4：對不同通道傾斜角度的弧形通道感應加熱中間包分別執(zhí)行步驟1至步驟3，得到每個傾斜角度單流弧形通道感應加熱中間包對應的流場、溫度場以及夾雜物去除率；
7、步驟5：對得到的每個通道傾斜角度的弧形通道感應加熱中間包對應的流場、溫度場以及夾雜物去除率進行對比分析，最終確定單流弧形通道感應加熱中間包最佳通道傾斜角度的范圍。
8、步驟1中,澆鑄工況參數(shù)包括單流弧形通道感應加熱中間包的容量、鋼包長水口的入口流量和單流弧形通道感應加熱中間包的感應加熱裝置的加熱功率和頻率等；
9、步驟2中,包括以下4步：
10、2.1：建立單流弧形通道感應加熱中間包的三維流動傳熱模型；
11、2.2：建立水模型實驗平臺，在非等溫條件下模擬單流弧形通道感應加熱中間包內(nèi)鋼液流動，得到單流弧形通道感應加熱中間包內(nèi)鋼水的平均停留時間分布，并與實測的平均停留時間進行對比，驗證模型的準確性；
12、2.3：根據(jù)澆鑄工況參數(shù)對三維流動傳熱模型計算得到單流弧形通道感應加熱中間包的電磁力和焦耳熱；
13、2.4：根據(jù)單流弧形通道感應加熱中間包的電磁力和焦耳熱對三維流動傳熱模型計算得到單流弧形通道感應加熱中間包的流場和溫度場。
14、所述2.2中水模型實驗平臺包括鋼包模型，熱水供應系統(tǒng)、冷水供應系統(tǒng)和測溫系統(tǒng)；熱水供應系統(tǒng)的出水口位于所述中間包模型的弧形通道內(nèi)，冷水供應系統(tǒng)的出水口位于中間包模型的注流區(qū)，測溫系統(tǒng)與中間包模型的澆鑄區(qū)相連。
15、步驟3中，所述夾雜物碰撞長大模型的公式為：
16、
17、nij＝β(ri,rj)n(ri)n(rj)??????????????????(2)
18、
19、其中，公式(1)為夾雜物運動方程，ρp為夾雜物的密度，dp為夾雜物的粒徑，νp為夾雜物的運動速度，t為時間，fg為夾雜物受到的重力，ff為夾雜物受到的浮力，fd為夾雜物受到的曳力，fl為saffman升力，fp為壓力，ft為熱泳力，fb為布朗力；
20、公式(2)為夾雜物碰撞長大方程，nij為單位時間和單位體積內(nèi)半徑分別為ri和rj的顆粒的碰撞系數(shù)，β(ri,rj)為顆粒的碰撞率常數(shù)，n(ri)為半徑為ri的顆粒的數(shù)密度，n(rj)為半徑為rj的顆粒的數(shù)密度，
21、公式(3)為布朗碰撞的碰撞常數(shù)公式，β1(ri,rj)為布朗碰撞的碰撞率常數(shù)，k為玻爾茲曼常數(shù)，t為鋼液溫度，μ為鋼液的運動粘度；
22、公式(4)為斯托克斯碰撞的碰撞常數(shù)公式，β2(ri,rj)為斯托克斯碰撞的碰撞率常數(shù)，δρ為鋼液與夾雜物的密度差，g為重力加速度；
23、公式(5)為湍流碰撞的碰撞率常數(shù)公式，β3(ri,rj)為湍流碰撞的碰撞率常數(shù)，ε為湍動能耗散率，ρ為鋼液密度。
24、將所述流場和溫度場作為源項對所述夾雜物碰撞長大模型進行計算得到單流弧形通道感應加熱中間包的入口處的夾雜物數(shù)量a和出口處的夾雜物數(shù)量b，得到夾雜物的去除率w＝(a-b)/a。
25、本專利技術的優(yōu)越之處在于：
26、通道傾斜角度確定方法可以得出感應加熱中間包在不同通道傾斜角度條件下對應的流場、溫度場和夾雜物去除率，并通過對流場、溫度場和夾雜物去除率的綜合分析，確定出通道傾斜角度在多大時感應加熱中間包的流場、溫度場分布更合理以及夾雜物去除率最高，從而在流場優(yōu)化的基礎上最大限度的提高鋼水的潔凈度。
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1.單流弧形通道感應加熱中間包通道傾斜角度的確定方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述單流弧形通道感應加熱中間包通道傾斜角度的確定方法，其特征在于，
3.根據(jù)權利要求2所述單流弧形通道感應加熱中間包通道傾斜角度的確定方法，其特征在于，
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述單流弧形通道感應加熱中間包通道傾斜角度的確定方法，其特征在于，
【技術特征摘要】
1.單流弧形通道感應加熱中間包通道傾斜角度的確定方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述單流弧形通道感應加熱中間包通道傾斜角度的確定方法，其特征在于，
<...【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：秦宏偉，邢飛，宮哲，姜盛鑫，馮榮鵬，吳鵬，周偉基，王興華，王金國，
申請(專利權)人：東北特殊鋼集團股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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