專利名稱：一種確定連鑄結(jié)晶器液體摩擦力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金連鑄結(jié)晶器數(shù)學(xué)模擬應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種確定連鑄結(jié)晶器液體摩擦力的方法。
背景技術(shù)：
連鑄作為承上啟下的生產(chǎn)工序在鋼鐵產(chǎn)品制造過程中具有重要地位，而被稱為“連鑄機(jī)心臟”的結(jié)晶器具有高效傳熱、凝固成型、凈化鋼液和質(zhì)量控制等重要功能。連鑄結(jié)晶器摩擦力對鑄坯質(zhì)量有很重要的影響，當(dāng)鑄坯與結(jié)晶器之間的摩擦力達(dá)到一定程度時(shí)，可能導(dǎo)致鑄坯與結(jié)晶器之間黏著甚至產(chǎn)生漏鋼事故，特別是隨著鑄坯拉速的提高，由于黏著造成的漏鋼事故比例迅速上升，已占漏鋼總數(shù)的60%-80%。由中間包注入結(jié)晶器的鋼 液，在結(jié)晶器銅板冷卻作用下初步凝結(jié)成具有一定坯殼厚度和規(guī)則外形的連鑄坯，并被連續(xù)從結(jié)晶器下口拉出，結(jié)晶器銅板一保護(hù)渣層一連鑄坯殼間的相互作用是極為復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，它涉及鋼液的在液相線附近的行為、連鑄保護(hù)渣的成分、坯殼的形成等。但是由于鑄坯與結(jié)晶器這一對特殊的摩擦副，一邊是熾熱的鑄坯，另一面是水冷結(jié)晶器，中間是一層狀態(tài)特殊的潤滑層，無論從理論還是實(shí)踐的角度來研究結(jié)晶器摩擦力都有一定的難度。另外摩擦力影響因素眾多，生產(chǎn)中的一切機(jī)械或認(rèn)為因素都可能引起摩擦力的變化。因此，目前尚未有統(tǒng)一的計(jì)算結(jié)晶器摩擦力的數(shù)學(xué)和物理模型。在結(jié)晶器不同部位，摩擦狀況不同。在結(jié)晶器上部，以液體黏性摩擦為主，在結(jié)晶器下部，以固體庫倫摩擦為主，結(jié)晶器內(nèi)摩擦力為液體摩擦力和固體摩擦力之和，而以液體摩擦力為主要存在形式。目前，關(guān)于連鑄結(jié)晶器液體摩擦力的計(jì)算方法是以流體力學(xué)公式為基礎(chǔ)，公式如下
r Vm — Vc/ -* /! = 7~~⑴
Ql式中，表示液體摩擦力；η表示保護(hù)渣黏度噸表示液態(tài)渣膜厚度Wni與V。分別表示結(jié)晶器振動(dòng)速度和拉坯速度。首先計(jì)算出渣膜厚度Cl1，然后通過積分的方法計(jì)算得出液體摩擦力。實(shí)際操作中，保護(hù)渣熔渣在鑄坯與結(jié)晶器間的速度分布并非線性的，且液渣膜兩面的速度并不一定等于結(jié)晶器振動(dòng)速度和拉坯速度，因此，此模型計(jì)算結(jié)果與個(gè)別實(shí)測數(shù)據(jù)相差較大，不能較好的反應(yīng)結(jié)晶器內(nèi)的潤滑狀況。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種確定連鑄結(jié)晶器液體摩擦力的方法，通過能量守恒和保護(hù)渣消耗量，以達(dá)到使結(jié)果更加精確的目的。一種確定連鑄結(jié)晶器液體摩擦力的方法，包括以下步驟步驟I、確定連鑄結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣道參數(shù)；所述保護(hù)渣道參數(shù)包括保護(hù)渣道長度、寬度和充滿保護(hù)渣道的液態(tài)渣膜厚度；其中，保護(hù)渣道長度是指液態(tài)渣充滿保護(hù)渣道的深度；保護(hù)渣道寬度是指鑄坯的寬度；液態(tài)渣膜厚度隨保護(hù)渣道長度改變，呈增加趨勢；液態(tài)渣膜厚度計(jì)算公式如下
權(quán)利要求
1.一種確定連鑄結(jié)晶器液體摩擦力的方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I、確定連鑄結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣道參數(shù)； 所述保護(hù)渣道參數(shù)包括保護(hù)渣道長度、寬度和充滿保護(hù)渣道的液態(tài)渣膜厚度；其中，保護(hù)渣道長度是指液態(tài)渣充滿保護(hù)渣道的深度；保護(hù)渣道寬度是指鑄坯的寬度；液態(tài)渣膜厚度隨保護(hù)渣道長度改變，呈增加趨勢；液態(tài)渣膜厚度計(jì)算公式如下 式中，h為液態(tài)渣膜厚度；L為渣道長度屯為渣道入口處厚度；h2為出口處厚度；x為渣道長度變量； 步驟2、確定單位時(shí)間內(nèi)保護(hù)渣消耗量； 步驟3、根據(jù)步驟I確定的保護(hù)渣道寬度和液態(tài)渣膜厚度及步驟2得到的單位時(shí)間內(nèi)保護(hù)渣消耗量，利用質(zhì)量平衡方程計(jì)算保護(hù)渣道內(nèi)各位置保護(hù)渣的流速； 步驟4、建立能量守恒方程并根據(jù)步驟3確定的保護(hù)渣流動(dòng)速度，計(jì)算液體摩擦力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的確定連鑄結(jié)晶器液體摩擦力的方法，其特征在于步驟2所述的確定單位時(shí)間內(nèi)保護(hù)渣消耗量，公式如下 式中，Am表示保護(hù)洛的消耗量；Δ t表示時(shí)間差。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的確定連鑄結(jié)晶器液體摩擦力的方法，其特征在于步驟3計(jì)算保護(hù)渣道內(nèi)各位置保護(hù)渣的流速，質(zhì)量平衡方程如下 PvA=PvA v X11Xv y11Y 式中，P表示保護(hù)渣密度；AX、Ay分別表示保護(hù)渣道內(nèi)自上而下任意兩點(diǎn)渣道截面積；vx> vy分別表示對應(yīng)截面Ax、Ay處保護(hù)渣流動(dòng)速度； 保護(hù)洛的流速計(jì)算公式如下 —Am bfhpA/Am -1 hhyptsi- 式中，b為保護(hù)渣道寬度；hx、hy分別表示對應(yīng)截面Ax、Ay處液態(tài)渣膜厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的確定連鑄結(jié)晶器液體摩擦力的方法，其特征在于步驟4計(jì)算液體摩擦力，建立能量守恒方程如下 式中，F(xiàn)表示平均液體摩擦力;s表示液態(tài)洛流動(dòng)距離；m表示液態(tài)洛質(zhì)量；g表示重力加速度；
全文摘要
本發(fā)明一種確定連鑄結(jié)晶器液體摩擦力的方法，屬于鋼鐵冶金連鑄結(jié)晶器數(shù)學(xué)模擬應(yīng)用領(lǐng)域，首先確定連鑄結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣道參數(shù)，再確定單位時(shí)間內(nèi)保護(hù)渣消耗量，根據(jù)確定的保護(hù)渣道寬度和液態(tài)渣膜厚度及單位時(shí)間內(nèi)保護(hù)渣消耗量，利用質(zhì)量平衡方程計(jì)算保護(hù)渣道內(nèi)各位置保護(hù)渣的流速，建立能量守恒方程并根據(jù)確定的保護(hù)渣流動(dòng)速度，計(jì)算液體摩擦力；該方法基于能量守恒方程和實(shí)測保護(hù)渣消耗量提出，為分析振動(dòng)結(jié)晶器內(nèi)潤滑提供了新的思路；本發(fā)明的液體摩擦力確定方法從整體上反映結(jié)晶器內(nèi)液體摩擦力的變化，回避了已有方法中難以準(zhǔn)確獲取液態(tài)渣速度梯度的問題，從而使結(jié)果更加準(zhǔn)確。
文檔編號G06F17/50GK102921910SQ20121041432
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者孟祥寧, 楊杰, 朱苗勇 申請人:東北大學(xué)