【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及炼钢的，尤其涉及一种底吹氩钢包脱硫效果的判定方法。
技术介绍
1、钢包炉(ladle furnace，lf)是当前应用较为广泛分炉外精炼技术。其中，底吹氩气搅拌钢液是lf精炼的主要功能之一。而硫元素作为大多数钢种中的有害元素，会对钢材的冲击性、可焊接性和柔韧性等产生负面影响，且其与锰元素结合生成的mns夹杂是基体点腐蚀的发源地，从而严重影响钢液的洁净度和连铸过程中铸坯的质量。故而需要对钢包炉中的底吹氩气搅拌钢液进行脱硫处理，然而脱硫效果的获得一般是通过对比钢液处理前后的硫含量损失来实现，这与取样的位置相关，所获得的脱硫率会与实际情况出现偏差，对脱硫效果的判定实际上并不精准。
2、目前，一系列用于预测硫化物容量的经验模型与版经验模型被提出，例如s-s模型、young模型和nth模型等。而这些模型虽然均可在一定渣成分范围内较为准确的预测硫化物容量，但是缺少对于存在强氩气搅拌的实际lf精炼过程中的脱硫效果的判定。
3、中国专利cn106290064a公开了一种钢包弱吹氩效果检测方法，其是通过利用电磁感应线圈可以无污染检测钢水流动，并根据检测结果调节吹氩工艺参数，从而减少钢包内钢水流动的死角，改善吹氩工艺，提高去气效果；显然该种检测方式针对的是钢水的流动，并未考虑将高扩散速率区钢液速度数据和等效扩散速率数据加以利用来检测脱硫效果。
4、中国专利cn112011668a公开了一种提高eaf-lf钢液精炼过程脱硫效率的生产工艺，给出了采用电弧炉终点碳控制、电弧炉留氧出钢工艺、炉外造渣工艺、l
5、中国专利cn115494195a公开了一种高炉渣脱硫性能测试装置及测试方法，其中针对的是高炉渣脱硫性能，并不是钢液脱硫性能测试，且需要特殊的装置结构来专门测试，虽然能够间接评价钢水脱硫性能，但是也需要分别检测脱硫后所取渣样及脱硫后所取铁样的硫含量，脱硫效果的判定也存在技术偏差。
6、中国专利cn106337102a公开了一种机械搅拌法脱硫水模型实验的模拟装置及模拟方法，需要特殊的模拟装置结构和操作方式来模拟实际生产中的不同工艺；显然该技术方案虽然没有给出评价钢水脱硫性能的方式，但是给出了不同生产条件下最佳的脱硫工艺参数获取方式，间接给出了通过对比钢液处理前后的硫含量损失来获得脱硫效果的判定。而中国专利cn112011668a也是如此，通过提高eaf-lf钢液在精炼过程脱硫效率，间接给出了脱硫效果的判定。
7、总之，脱硫效果的好坏会对钢材的冲击性、可焊接性和韧性等方面产生严重影响，故而亟需更好地解释和判定lf脱硫过程中脱硫效果的方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是当前的脱硫效果的获得一般是通过对比钢液处理前后的硫含量损失来实现，这与取样的位置相关，所获得的脱硫率会与实际情况出现偏差，对脱硫效果的判定实际上并不精准；而用于预测硫化物容量的经验模型与版经验模型缺少对于存在强氩气搅拌的实际lf精炼过程中的脱硫效果的判定。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：
3、一种底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，所述底吹氩钢包脱硫效果的判定方法如下步骤：
4、s1、获取底吹氩钢包的几何结构参数和脱硫工艺参数；
5、s2、基于s1的几何结构参数和脱硫工艺参数，建立钢包底吹多相流数学模型；
6、s3、验证s2的钢包底吹多相流数学模型的准确性；
7、s4、s3的钢包底吹多相流数学模型如果准确，直接进行仿真模拟并得到高扩散速率区钢液速度数据和等效扩散速率数据；s3的钢包底吹多相流数学模型如果不准确，需要重新建立钢包底吹多相流数学模型并再次验证合适后进行仿真模拟并得到高扩散速率区钢液速度数据和等效扩散速率数据；
8、s5、通过s4的高扩散速率区钢液速度数据和等效扩散速率数据来获得钢液速度方向与等效扩散速率梯度，计算二者的夹角，获得夹角数据；
9、s6、基于s5的夹角数据对进行底吹氩钢包脱硫效果进行判定。
10、优选地，s1中底吹氩钢包的几何结构参数包括钢包顶部直径、钢包底部直径、钢包高度、液面高度、渣厚、底吹孔位置和直径等；脱硫工艺参数包括钢液密度、炉渣密度、氩气密度、底吹流量、钢液粘度、渣层粘度、氩气粘度、钢液-渣界面张力、钢液-氩气界面张力、渣-氩气界面张力等。
11、优选地，s3中验证s2的钢包底吹多相流数学模型的准确性包括：
12、将合金元素和精炼渣料加入钢包炉内后，吹气5min，之后在距钢包炉的液面中心下方50cm处取钢样并测定初始钢液成分和渣层成分，得到初始钢液成分含量和渣层成分含量，将初始钢液成分含量和渣层成分含量作为数值模型计算初始值；
13、以固定底吹流量进行脱硫处理，300s后再次取样分析，与数值模拟结果对比；若距钢包液面中心下方50cm处的硫含量计算值与工业数据相对误差小于或等于5％，则判定钢包底吹多相流数学模型准确；若硫含量计算值与工业数据相对误差大于5％，则判定钢包底多相流吹数学模型不准确。
14、优选地，s3中钢包炉的顶部假设与大气联通，设置为压力出口；钢包壁面设置为无滑移壁面，并采用标准壁面函数处理近壁面的流动；底部氩气底吹孔设置为dpm粒子释放源释放气泡，以模拟lf精炼炉底吹氩过程。
15、优选地，s4中钢包底吹多相流数学模型如果不准确，应该重新建立钢包底吹多相流数学模型或者调整钢包底吹多相流数学模型的参数，并再次验证调整后的钢包底吹多相流数学模型的准确性，直至钢包底吹多相流数学模型准确，得到构建好的钢包底吹多相流数学模型。
16、优选地，s4中高扩散速率区钢液速度数据和等效扩散速率数据包括：
17、定义单孔截面f1为过底吹孔圆心且垂直于钢包底面的面；
18、定义两孔及两孔以上截面f2为两底吹孔圆心连线且垂直于钢包底面的面；
19、高扩散速率区为f2截面中等效扩散速率大于或等于0.5倍的最大等效扩散速率的所有网格节点组成的区域；
20、提取高扩散速率区中钢液速度矢量数据与等效扩散速率数据；
21、其中等效扩散系数公式为：
22、
23、其中：de为等效扩散系数，dsm为层流扩散系数，dt为湍流扩散系数，μt为湍流粘度，ρ为钢液密度，sc为湍流施密特数。
24、优选地，s4中仿真模拟通过fluent软件对数学模型进行，得到相应的仿真模拟结果；将仿真模拟结果导入tecplot软件中，提取两孔及两孔以上截面f2仿真模拟结果。
25、优选地，s5中计算二者的夹角包括：
26、根据所述高扩散速率区域钢液的速度数据与钢液中等效扩散速率数据确定每个网格节点的钢液流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，其特征在于，所述底吹氩钢包脱硫效果的判定方法如下步骤：
2.根据权利要求1所述的底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，其特征在于，S1中底吹氩钢包的几何结构参数包括钢包顶部直径、钢包底部直径、钢包高度、液面高度、渣厚、底吹孔位置和直径；脱硫工艺参数包括钢液密度、炉渣密度、氩气密度、底吹流量、钢液粘度、渣层粘度、氩气粘度、钢液-渣界面张力、钢液-氩气界面张力、渣-氩气界面张力。
3.根据权利要求1所述的底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，其特征在于，S3中验证S2的钢包底吹多相流数学模型的准确性包括：
4.根据权利要求3的所述的底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，其特征在于，S3中钢包炉的顶部假设与大气联通，设置为压力出口；钢包壁面设置为无滑移壁面，并采用标准壁面函数处理近壁面的流动；底部氩气底吹孔设置为DPM粒子释放源释放气泡，以模拟LF精炼炉底吹氩过程。
5.根据权利要求1所述的底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，其特征在于，S4中钢包底吹多相流数学模型如果不准确，应该重新建立钢包底吹多相流数学模型或者调整钢包底吹多相
6.根据权利要求1所述的底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，其特征在于，S4中高扩散速率区钢液速度数据和等效扩散速率数据包括：
7.根据权利要求6所述的底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，其特征在于，S4中仿真模拟通过Fluent软件对数学模型进行，得到相应的仿真模拟结果；将仿真模拟结果导入Tecplot软件中，提取两孔及两孔以上截面F2仿真模拟结果。
8.根据权利要求1所述的底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，其特征在于，S5中计算二者的夹角包括：
9.根据权利要求1所述的底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，其特征在于，S6中基于S5的夹角数据对进行底吹氩钢包脱硫效果进行判定包括：
10.根据权利要求9所述的底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，其特征在于，S6中基于S5的夹角数据对进行底吹氩钢包脱硫效果进行判定包括：
...【技术特征摘要】
1.一种底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，其特征在于，所述底吹氩钢包脱硫效果的判定方法如下步骤：
2.根据权利要求1所述的底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，其特征在于，s1中底吹氩钢包的几何结构参数包括钢包顶部直径、钢包底部直径、钢包高度、液面高度、渣厚、底吹孔位置和直径；脱硫工艺参数包括钢液密度、炉渣密度、氩气密度、底吹流量、钢液粘度、渣层粘度、氩气粘度、钢液-渣界面张力、钢液-氩气界面张力、渣-氩气界面张力。
3.根据权利要求1所述的底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，其特征在于，s3中验证s2的钢包底吹多相流数学模型的准确性包括：
4.根据权利要求3的所述的底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，其特征在于，s3中钢包炉的顶部假设与大气联通，设置为压力出口；钢包壁面设置为无滑移壁面，并采用标准壁面函数处理近壁面的流动；底部氩气底吹孔设置为dpm粒子释放源释放气泡，以模拟lf精炼炉底吹氩过程。
5.根据权利要求1所述的底吹氩钢包脱硫效果的判定方法，其特征在于，s4中钢包底吹多相流数学模型如果不准确，应该重...
【专利技术属性】
技术研发人员：张江山，张阔，刘昱宏，李权辉，杨树峰，刘青，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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