【技术实现步骤摘要】
生产异型坯的连铸机的喷嘴布置方法及系统
本专利技术涉及连铸
,更具体地,涉及一种生产异型坯的连铸机喷嘴布置方法及系统。
技术介绍
异型坯与方坯和板坯铸坯不同,它的断面形状复杂,断面上各点的散热条件差别很大,使得异型坯断面上各点的温差很大,表面温度分布尤其不均匀。如果二冷段喷嘴布置稍有不合理,会加剧这种铸坯表面温度的不均匀性,从而加速异型坯表面铸坯裂纹的倾向以及产生较大的鼓肚量,造成铸坯质量缺陷和设备损耗,因此喷嘴布置是铸机设计的一个重要环节,直接影响异形坯铸坯质量。目前异形坯无现有的喷嘴空间布置处理方法,只是在冷却区内按照水量平均分布计算水流密度,也就是说冷却回路水量L,其对应喷射铸坯表面积为S,则水流密度为q=L/S。上述处理方法不考虑喷嘴分布对水流密度的影响,只是在冷却区内做水流密度平均处理,存在以下缺点:第一,异形坯几何相对比较复杂,需要处理空间曲面和空间喷嘴的关系,因此上述处理方法不适合异形坯;第二,异形坯温度场计算中,表面水流密度作为边界条件进行输入,温度计算为二维模型,如图1所示,仅采用1/4面积作为计算区域,在异形坯横截面上划分网格,在拉坯方向时间推进,并不能反映整个异型坯表面的温度情况;第三,异形坯温度长计算系统没有考虑喷嘴在空间不同位置分布的差异性,各区水流密度平均处理;第四,异形坯温度长计算系统冷却区与冷却回路之间没有建立联系,水流密度计算比较麻烦,需要手动处理。
技术实现思路
鉴于上述问题,本专利技术的目的是提供一种模拟不同喷嘴布置对铸坯温度的影响的生产异型坯的连铸机的喷嘴布置方法及装置。根据本专利技术的一个方面,提供一种生产异型坯 ...
【技术保护点】
一种生产异型坯的连铸机的喷嘴布置方法,其中,包括:初步设定连铸机二冷段的各喷嘴的设置参数,所述设置参数包括喷嘴数量、喷嘴高度、喷嘴间距、喷嘴安装角度、喷嘴流量、喷射压力和喷嘴的喷射角度;以每一个喷嘴安装位置为原点,以喷嘴喷射方向、喷嘴长轴方向和喷嘴短轴方向为坐标轴,建立每一个喷嘴的局部笛卡尔坐标系;在连铸机坐标系中,利用网格技术采用空间曲面模拟连铸生产中的铸坯,得到形成铸坯的多个网格;以喷嘴在铸坯上形成的喷射表面为检测平面,以检测平面上每一个网格的中心点作为空间着水点,确定每一个喷嘴的每一个空间着水点在所述喷嘴的局部笛卡尔坐标系中的辐射向量;根据每一个网格的四个角点在连铸机坐标系中的向量确定所述每一个网格的法向量;确定每一个空间着水点的辐射向量在连铸机坐标系中相对于所在网格法向量的欧拉角;根据喷嘴的每一个空间着水点的水量分布和辐射向量确定每一个空间着水点的角密度χ,
【技术特征摘要】
1.一种生产异型坯的连铸机的喷嘴布置方法,其中,包括:初步设定连铸机二冷段的各喷嘴的设置参数,所述设置参数包括喷嘴数量、喷嘴高度、喷嘴间距、喷嘴安装角度、喷嘴流量、喷射压力和喷嘴的喷射角度;以每一个喷嘴安装位置为原点,以喷嘴喷射方向、喷嘴长轴方向和喷嘴短轴方向为坐标轴,建立每一个喷嘴的局部笛卡尔坐标系;在连铸机坐标系中,利用网格技术采用空间曲面模拟连铸生产中的铸坯,得到形成铸坯的多个网格;以喷嘴在铸坯上形成的喷射表面为检测平面,以检测平面上每一个网格的中心点作为空间着水点,确定每一个喷嘴的每一个空间着水点在所述喷嘴的局部笛卡尔坐标系中的辐射向量;根据每一个网格的四个角点在连铸机坐标系中的向量确定所述每一个网格的法向量;确定每一个空间着水点的辐射向量在连铸机坐标系中相对于所在网格法向量的欧拉角;根据喷嘴的每一个空间着水点的水量分布和辐射向量确定每一个空间着水点的角密度χ,其中,Q为喷嘴的喷水量,f为空间着水点的水量分布密度值,θ为空间着水点的辐射向量与喷嘴喷射方向的夹角;根据每一个空间着水点的角密度、辐射向量和欧拉角确定每一个空间着水点所在网格的水流面密度w,其中,θ1为欧拉角,r为辐射向量;根据每一个空间着水点所在网格的水流面密度和所述网格的铸坯传热系数,得到每一个空间着水点所对应的每一个网格的铸坯表面温度,获得铸坯表面温度变化曲线;根据铸坯表面温度变化曲线按照使得铸坯表面纵向和横向温度分布均匀的趋势调整各喷嘴的设置参数。2.根据权利要求1所述的喷嘴布置方法,其中,所述设置参数还包括二冷段长度,所述二冷段长度不小于从结晶器下口到铸坯凝固点的长度,根据铸坯水流面密度得到铸坯中心温度曲线,从而获得铸坯凝固点。3.根据权利要求2所述的喷嘴布置方法,其中,所述铸坯表面温度变化曲线和铸坯中心温度曲线包括三维曲线和二维曲线中的一种或多种,其中所述三维曲线以网格坐标为面坐标,以温度为纵坐标;所述二维曲线包括沿拉坯方向各网格的温度变化曲线、沿铸坯宽度方向各网格的温度变化曲线以及以距离结晶器弯月面的距离为纵坐标,以铸坯宽度方向为横坐标,以不同颜色代表铸坯不同横纵坐标处铸坯的温度的二维铸坯温度模拟图。4.根据权利要求1所述的喷嘴布置方法,其中,还包括:生成铸坯水流面密度曲线或铸坯水流面密度模拟图,其中,所述水流面密度曲线为沿拉坯方向各网格的水流面密度变化曲线以及沿铸坯宽度方向各网格的水流面密度变化曲线,所述铸坯水流面密度模拟图横坐标为距离结晶器弯月面的长度,纵坐标为铸坯宽度,通过图形显示各喷嘴在铸坯上形成水斑,通过不同颜色及颜色深浅表示水流面密度大小。5.根据权利要求1所述的喷嘴布置方法,其中,还包括:根据不同喷嘴在铸坯上的检测平面形状确定喷嘴的水量分布密度曲线,其中,对于检测平面呈椭圆形的喷嘴,c0+c1+c2+...+cM=0对于检测平面呈矩形的喷嘴,
【专利技术属性】
技术研发人员:刘洪波,高仲,刘伟涛,白居冰,
申请(专利权)人:中冶连铸技术工程有限责任公司,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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