铸坯结晶器平均热流密度获取方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术公开了铸坯结晶器平均热流密度获取方法、系统、设备及介质，其包括：利用驱动机构驱动引锭杆将连铸坯从结晶器内，以预设速度牵引至结晶器出口；结晶器内的连铸坯在外部冷却下分成多个不同物理状态的状态区域；根据历史数据和实验数据，确定各状态区域的平均温度；基于开浇时钢水温度、平均温度、对应的散热面积、浇注拉速、以及各区域对应的质量、比热容、固液相线温度，计算得到平均热流密度。从而确定了合理的平均热流密度。并由此反应结晶器散热状态，针对连铸机高拉速的情况下，可以有效地为保证凝固坯壳预设厚度提供参考依据。效地为保证凝固坯壳预设厚度提供参考依据。效地为保证凝固坯壳预设厚度提供参考依据。

【技术实现步骤摘要】
铸坯结晶器平均热流密度获取方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及连铸机结晶器传热
，尤其涉及一种铸坯结晶器平均热流密度获取方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]随着连铸机拉速的逐步提升，结晶器的冷却作用越来越关键。如何在高拉速的情况下，保证结晶器出口处凝固坯壳厚度，从而保证连铸正常进行，成为提高连铸机拉速的重要技术。其中，结晶器的传热状态，决定了连铸坯结晶器内凝固坯壳的凝固状态。充分的认识结晶器的传热行为，有利于改善结晶器的传热条件。尤其是随着当前小方坯连铸机拉速的逐步提升，结晶器的冷却凝固过程成为提高拉速的重要环节。
[0003]结晶器的平均热流密度作为反应结晶器散热状态的参数之一。现有技术中，平均热流密度通过结晶器冷却水的流量及温升计算进行确定。但实际设计中，事先并不能确定结晶器冷却水量及其温升。同时，不同的连铸机类型、不同的拉速、断面等，结晶器的冷却水量必定不同。例如：中冶南方开发了一种计算结晶器热流密度的公式，其主要原理是计算结晶器出口处凝固坯壳的体积及质量，然后计算凝固坯壳的散热量，最终计算出平均热流密度。此方法仅考虑了凝固坯壳的散热，忽略了糊状区以及钢液区的散热量，计算的平均热流密度与实际情况略有出入。因此，急需一种铸坯结晶器平均热流密度获取方法、系统、设备及介质。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例通过提供一种铸坯结晶器平均热流密度获取方法、系统、设备及介质，至少部分解决了现有技术中结晶器钢水平均热流密度获取误差大的技术问题，实现了获取平均热流密度更为合理和精确的技术效果。
[0005]第一方面，为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供了如下技术方案：
[0006]一种铸坯结晶器平均热流密度获取方法，包括：
[0007]获取开浇时钢水温度；
[0008]利用驱动机构驱动引锭杆将连铸坯从结晶器内，以预设速度牵引至结晶器出口；结晶器内的连铸坯在外部冷却下分成多个不同物理状态的状态区域；
[0009]根据历史数据和实验数据，确定各状态区域的平均温度；
[0010]基于开浇时钢水温度、平均温度、对应的散热面积、浇注拉速、以及各区域对应的质量、比热容、固液相线温度；计算得到平均热流密度。
[0011]可选的，上述计算得到平均热流密度的步骤，还包括：
[0012]基于上述预设速度和上述结晶器有效长度，计算上述连铸坯的运行时间；
[0013]基于任一上述状态区域的密度和体积，计算上述状态区域的质量；
[0014]基于上述状态区域的比热容、质量和温度变化，计算上述状态区域的散热量；
[0015]将所有上述状态区域的散热量叠加，得到释放的总热量；
[0016]基于上述运行时间和上述总热量，计算得到平均散热功率；
[0017]基于上述平均散热功率和上述散热面积，计算得到平均热流密度。
[0018]可选的，在上述计算得到平均热流密度之后，上述方法还包括：
[0019]基于冷却剂的有效冷却面积和上述平均热流密度，计算结晶器每秒带走的总热量；
[0020]基于上述总热量、上述冷却剂的比热容以及上述冷却剂冷却前后的温差，计算冷却剂的量。
[0021]可选的，在上述计算冷却剂的量之后，上述方法还包括：
[0022]基于生产历史数据，或利用上述冷却剂的量对应的参数进行实际生产得到的数据，对上述平均热流密度值进行验证。
[0023]可选的，在上述结晶器内的钢水在外部冷却下分成多个不同物理状态的状态区域之后，上述方法还包括：
[0024]将上述结晶器内的连铸坯，沿垂直上述结晶器出口方向进行切片，基于上述切片的对应参数参与后续计算。
[0025]可选的，上述铸坯可以是方坯、板坯、圆坯或异型坯中的任意一种。
[0026]第二方面，提供一种铸坯结晶器平均热流密度获取系统，包括：
[0027]钢水温度获取模块，获取开浇时钢水温度；
[0028]结晶器控制模块，利用驱动机构驱动引锭杆将连铸坯从结晶器内，以预设速度牵引至结晶器出口；所述结晶器内的连铸坯在外部冷却下分成多个不同物理状态的状态区域；
[0029]状态区域温度确定模块，根据历史数据和实验数据，确定各所述状态区域的平均温度；
[0030]计算模块，基于所述开浇时钢水温度、所述平均温度、对应的散热面积、浇注拉速、以及各区域对应的质量、比热容、固液相线温度；计算得到平均热流密度。
[0031]第三方面，提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在上述存储器上并可在上述处理器上运行的计算机程序，上述处理器执行上述计算机程序时实现如第一方面上述方法对应的步骤。
[0032]第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面上述方法对应的步骤。
[0033]本专利技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0034]利用引锭杆从结晶器的弯月面到结晶器出口的匀速运动，让结晶器内的钢水在外部冷却下分成多个不同物理状态的状态区域；将钢水冷却后，按照不同状态分区域计算热量散失，从而提高了最终平均热流密度计算的准确性和合理性。由此反应出的结晶器散热状态，对连铸机高拉速的情况下，可以有效地为凝固坯壳厚度提供参考依据。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的
附图。
[0036]图1为本专利技术提供的一种铸坯结晶器平均热流密度获取方法的流程图；
[0037]图2为本专利技术中结晶器内平均热流密度计算所用尺寸的模型半剖图；
[0038]图3为本专利技术中结晶器内平均热流密度计算所用尺寸的模型另一视角平面图；
[0039]图4为本专利技术中铸坯经过结晶器内部结构示意图。
[0040]图5为本专利技术提供的一种铸坯结晶器平均热流密度获取系统的示意图；
[0041]图6为本专利技术提供的一种电子设备的结构示意图。
[0042]附图标记：1、凝固坯壳区；2、糊状区；3、液态钢水区；4、结晶器；41、结晶器出口；42、结晶器弯月面；5、引锭杆。
具体实施方式
[0043]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0044]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸坯结晶器平均热流密度获取方法，包括结晶器，其特征在于，所述方法包括：获取开浇时钢水温度；利用驱动机构驱动引锭杆将连铸坯从结晶器内，以预设速度牵引至结晶器出口；所述结晶器内的连铸坯在外部冷却下分成多个不同物理状态的状态区域；根据历史数据和实验数据，确定各所述状态区域的平均温度；基于所述开浇时钢水温度、所述平均温度、对应的散热面积、浇注拉速、以及各区域对应的质量、比热容、固液相线温度；计算得到平均热流密度。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算得到平均热流密度的步骤，还包括：基于所述预设速度和所述结晶器有效长度，计算所述连铸坯的运行时间；基于任一所述状态区域的密度和体积，计算所述状态区域的质量；基于所述状态区域的比热容、质量和温度变化，计算所述状态区域的散热量；将所有所述状态区域的散热量叠加，得到释放的总热量；基于所述运行时间和所述总热量，计算得到平均散热功率；基于所述平均散热功率和所述散热面积，计算得到平均热流密度。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述计算得到平均热流密度之后，所述方法还包括：基于冷却剂的有效冷却面积和所述平均热流密度，计算结晶器每秒带走的总热量；基于所述总热量、所述冷却剂的比热容以及所述冷却剂冷却前后的温差，计算冷却剂的量。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述计算冷却剂的量之后，所述方法还包括：基于生产历史数据，或利用所述冷却剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：向宏学，韩丽敏，夏方勇，宫江容，武国平，
申请(专利权)人：北京首钢国际工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：