【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金，具体涉及一种连铸钢包滑板孔径的确定方法。
技术介绍
1、连铸是将一包一包冶炼好的合格质量、温度钢水由高温液态凝固为合格铸坯的连续生产过程。钢的连铸过程主要由钢包浇注、中间包冶金、结晶器冶金、二次冷却等工艺过程组成，其中钢包浇注是重要的一个环节，它是一个典型的非稳态过程，主要是通过滑板控制钢包底部出口钢水流量(简称控流)，为中间包和结晶器提供充足、连续、稳定的钢水保证不断浇，核心要求是尽可能保证连铸机恒拉速浇注，尽可能减少降拉速，以稳定铸坯质量，这就需要使钢包出口钢水流量(称为钢包出口通钢量)与工作拉速下连铸机拉坯过程单位时间通过的凝固铸坯质量(称为稳态铸机通钢量)相同。
2、在钢包浇注过程，其内部钢水液面在持续下降，如果钢包底部出口滑板开度保持不变，钢包出口通钢量将逐渐减小，就不能满足恒拉速浇注要求。所以，钢包浇注过程滑板开度大小控制要综合考虑浇注前期、中期和后期的不同工艺要求，钢包浇注前期要求是快速注满中间包，滑板开度是全开状态，钢包浇注中期不仅要求保证钢包出口通钢量与稳态铸机通钢量相等，稳定中间包液面保持正常稳态浇注，而且还不能使滑板开度过小或过大，钢包浇注后期要减少钢包下渣量，以及要考虑多炉连浇换钢包过程在恒拉速浇注要求下能跟得上铸机浇注速度，防止中间包钢水液面下降过大而低于临界值产生漩涡和卷渣。要满足以上钢包浇注过程滑板控制的工艺要求，滑板孔径的合理选择至关重要，钢包滑板孔径大小对钢包和中间包的匹配浇注、滑板自身侵蚀和使用寿命等有重要影响，甚至会影响到铸机顺行和铸坯质量。上述问题亟待解决，
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于：如何确定连铸钢包滑板孔径，实现滑板孔径的合理选择，提供了一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，本专利技术充分考虑了钢包整个浇注过程的工艺控制要求；综合实际情况，对于钢包浇注过程前期和中期，钢包滑板孔通过的钢水流量不仅要匹配稳态铸机通钢量，还要通过滑板开度保证钢包流出的钢流是圆流，避免散流，对于钢包浇注后期和换包过程，则要考虑能否跟上正常工作拉速下中间包浇注速度(即是否能跟得上流)。
2、本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本专利技术包括以下步骤：
3、s1：根据实际连铸机工艺和设备情况，确定钢包内型结构和尺寸、钢包底部出口数量、形状和位置、连铸机的产品大纲、钢包公称容量m钢包、中间包公称容量m中间包、钢包换包过程中间包最低吨位m中间包最低和铸机流数，并计算该铸机在现有的全部工况下稳态铸机通钢量的最小值q铸坯,min和最大值q铸坯,max；
4、s2：根据钢包内型结构和尺寸，确定钢包内钢水吨位m1与对应液面高度h1之间的关系；
5、s3：通过流体力学中伯努利方程建立钢包浇注过程中滑板控流时钢包出口通钢量计算模型；再定义钢包滑板开度为控流时滑板孔面积除以全开时滑板孔面积，推导建立钢包滑板孔径的计算模型；然后根据钢包浇注过程特点和控制要求以及连铸机在不同工况下的稳态铸机通钢量要求，确定满足上述工况的统一的钢包滑板孔径范围；
6、s4：根据步骤s3得到的满足不同工况的统一的钢包滑板孔径范围，验证在钢包浇注后期和换包过程是否能满足恒拉速中间包浇注速度的条件，在统一的钢包滑板孔径范围内选择满足该条件的且为整数的最小滑板孔径为最终确定的钢包滑板孔径。
7、更进一步地，在所述步骤s1中，钢包内型结构为圆锥台结构，钢包上口和底部内径分别为d0和d2，钢包高度为h0，钢包底部出口包括喇叭形钢包上水口，该上水口高度为h2；钢包上水口和上滑板孔径一致、固定在一起，下滑板和钢包下水口孔径一致、固定在一起，实际浇注过程控流是通过下滑板孔和上滑板孔的错位来控制钢包出口流量大小，当下滑板孔和上滑板孔完全重合时，达到最大流量，即滑板全开状态，当不重合时，出口流量为0t/min，即关闭钢包底部出口。
8、更进一步地，在所述步骤s2中，钢包内钢水吨位m1与对应液面高度h1之间的关系式如下：
9、
10、
11、其中，d1为液面高度h1位置处对应的钢包内径，π为圆周率，ρ钢水为钢水密度，钢包内钢水吨位即钢包吨位。
12、更进一步地，在所述步骤s3中，具体处理过程如下：
13、s31：在钢包内自由液面位置和钢包底部出口截面应用伯努利方程，先求出钢包出口滑板孔的平均流速，再根据质量流量等于钢水密度、平均流速和截面积的乘积，得到滑板控流时钢包出口通钢量计算模型如下：
14、
15、其中，q为钢包出口通钢量；β为流量系数，为滑板开度时钢包出口滑板孔截面积，g为重力加速度，h为钢包内钢水液面至上水口底部出口距离，即瞬态液面高度，等于钢包内的钢水液面高度h1和钢包上水口高度h2之和；
16、s32：定义钢包滑板开度如下：
17、
18、其中，a100％为滑板开度为100％时钢包出口滑板孔截面积，此时为d滑板为滑板孔径；
19、根据如下公式：
20、
21、推导建立钢包滑板孔径的计算模型：
22、
23、s33：根据步骤s2中下方的公式求出钢包吨位m钢包-m中间包对应的钢包液面高度，即临界滑板开度时对应的钢包液面高度，记为h′1c，其中，m钢包为钢包公称容量，m中间包为中间包公称容量；
24、s34：使进入浇注中期时的临界滑板开度保持为设定范围开度，并且此时钢包滑板流量要等于稳态铸机通钢量q铸坯，中间包液面稳定在正常工作液面，即m中间包吨位对应液面，再根据步骤s31中的公式，以及在临界滑板开度时的钢包液面高度为h′1c，将钢包滑板孔径计算模型转化为：
25、
26、s35：考虑到连铸机生产的钢种、铸坯断面和工作拉速具有不同的工况，根据步骤s1求出对应的稳态铸机通钢量范围[q铸坯,min，q铸坯,max]，同时使临界滑板开度也在范围内，进而确定满足上述工况的统一的钢包滑板孔径范围，其中，为临界滑板开度的最小值，为临界滑板开度的最大值。
27、更进一步地，在所述步骤s35中，钢包滑板孔径范围的确定过程如下：
28、s351：在最小稳态铸机通钢量q铸坯,min条件下，按照临界滑板开度的最小值和最大值根据步骤s34中的公式计算得到对应的钢包滑板孔径范围[d'滑板,min，d'滑板,max]；
29、s352：在最大稳态铸机通钢量q铸坯,max条件下，按照临界滑板开度的最小值和最大值根据步骤s34中的公式计算得到对应的钢包滑板孔径范围[d"滑板,min，d"滑板,max]；
30、s353：比较d'滑板,max和d"滑板,min；如果d'滑板,max＜d"滑板,min，通过最小稳态铸机通钢量计算出来的钢包滑板孔径范围[d'滑板,min，d'滑板,max]和通过最大稳态铸机通钢量计算出来的钢包滑板孔径范围[d"滑板,min，d"本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，其特征在于：在所述步骤S1中，钢包内型结构为圆锥台结构，钢包上口和底部内径分别为D0和D2，钢包高度为H0，钢包底部出口包括喇叭形钢包上水口，该上水口高度为H2；钢包上水口和上滑板孔径一致、固定在一起，下滑板和钢包下水口孔径一致、固定在一起，实际浇注过程控流是通过下滑板孔和上滑板孔的错位来控制钢包出口流量大小，当下滑板孔和上滑板孔完全重合时，达到最大流量，即滑板全开状态，当不重合时，出口流量为0t/min，即关闭钢包底部出口。
3.根据权利要求2所述的一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，其特征在于：在所述步骤S2中，钢包内钢水吨位M1与对应液面高度H1之间的关系式如下：
4.根据权利要求3所述的一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，其特征在于：在所述步骤S3中，具体处理过程如下：
5.根据权利要求4所述的一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，其特征在于：在所述步骤S35中，钢包滑板孔径范围的确定过程如下：
6.根据权利
7.根据权利要求6所述的一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，其特征在于：在所述步骤S41中，临界钢包液面高度H″1c如下：
8.根据权利要求7所述的一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，其特征在于：在所述步骤S42中，根据单位时间钢包内下降的钢水量等于钢包出口通钢量Q，同时将步骤S2中上方的公式和以下的公式带入，公式如下：
9.根据权利要求8所述的一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，其特征在于：在所述步骤S43中，根据步骤S41得到的浇注中期到后期临界点对应的钢包液面高度H″1c，转化为对应瞬态液面高度H″c＝H″1c+H2，结合钢包浇注后期具体条件对步骤S42中的变化关系式积分，得到钢包浇注后期时间Δτ的计算公式如下：
10.根据权利要求9所述的一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，其特征在于：在所述步骤S47中，在每个典型滑板孔径di下，分别按照最小稳态铸机通钢量Q铸坯,min、最大稳态铸机通钢量Q铸坯,max，先带入钢包浇注后期的浇注时间公式中计算各自对应的钢包浇注后期时间Δτ，根据步骤S41求出钢包吨位M″1c，然后根据最大操作时间τ换包最大公式中，求出最小稳态铸机通钢量Q铸坯,min和最大稳态铸机通钢量Q铸坯,max对应的换包过程允许最大操作时间，分别记为τ′换包最大、τ″换包最大。
...【技术特征摘要】
1.一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，其特征在于：在所述步骤s1中，钢包内型结构为圆锥台结构，钢包上口和底部内径分别为d0和d2，钢包高度为h0，钢包底部出口包括喇叭形钢包上水口，该上水口高度为h2；钢包上水口和上滑板孔径一致、固定在一起，下滑板和钢包下水口孔径一致、固定在一起，实际浇注过程控流是通过下滑板孔和上滑板孔的错位来控制钢包出口流量大小，当下滑板孔和上滑板孔完全重合时，达到最大流量，即滑板全开状态，当不重合时，出口流量为0t/min，即关闭钢包底部出口。
3.根据权利要求2所述的一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，其特征在于：在所述步骤s2中，钢包内钢水吨位m1与对应液面高度h1之间的关系式如下：
4.根据权利要求3所述的一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，其特征在于：在所述步骤s3中，具体处理过程如下：
5.根据权利要求4所述的一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，其特征在于：在所述步骤s35中，钢包滑板孔径范围的确定过程如下：
6.根据权利要求4所述的一种连铸钢包滑板孔径的确定方法，其特征在于：在所述步骤s4中，具体处理过程如下：
7.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：何飞，王欣瑶，戴兆汉，吴全俊，李汉玮，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：
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