CN113505482B - 方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法、装置及存储介质 - Google Patents
方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法、装置及存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法、装置及存储介质，方法包括：基于浇铸液的凝固传热特性确定铸坯的温度场，根据铸坯的温度场、铸液固相线温度、铸液液相线温度求取方坯结晶器中铸坯各点的固相率；根据预设高度中铸坯的固相率确定预设高度中的气隙总宽度；依次根据每个预设高度的气隙总宽度确定方坯结晶器铜管各高度中的宽度；根据方坯结晶器铜管各高度中的宽度确定方坯结晶器铜管的锥度曲线。本方案，可有效求取浇铸液凝固形成的气隙宽度，进而根据气隙宽度调整方坯结晶器铜管的宽度，有效实现对结晶器铜管锥度曲线的优化，使结晶器内腔与形成的坯壳形状尽可能接近，减少气隙的形成，从而更好地改善结晶器传热效果，满足生产要求。
Description
技术领域
本申请涉及方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法、装置及存储介质，属于结晶器铜管锥度曲线设计技术领域。
背景技术
结晶器是连铸过程中的关键设备，是一个强制水冷的无底钢锭模，通过对钢水提供均匀而快速的冷却，促使钢水快速凝固，坯壳均匀生长，保证出结晶器铜管后的坯壳能承受内部未凝固钢水的静压力。结晶器冷却性能直接影响铸坯质量，被称为连铸机的“心脏”。
浇铸液在结晶器内凝固时产生热收缩，坯壳与结晶器之间形成气隙，极大地阻碍热量的传递，降低结晶器冷却效果，使坯壳变薄，还会影响初生坯壳的晶粒度。连铸拉速越高，对结晶器冷却传热效果要求也越高。
为了改善冷却效果，结晶器内腔应呈倒锥度设计，使坯壳与结晶器铜管间具备良好的接触。锥度过小，结晶器内腔与凝固坯壳间会产生较大的气隙，影响铸坯传热和限制拉坯速度；锥度过大，会导致凝固坯壳对结晶器内腔的磨损，影响结晶器铜管的使用寿命，甚至会导致坯壳在出结晶器后被拉断，发生漏钢事故。
如果结晶器锥度设计以中心凝固收缩为标准，就会在角部形成气隙，造成角部温度过热，角部易形成裂纹和发生漏钢；如果锥度设计以角部凝固收缩为标准，就会造成其它位置锥度过大问题，使其与铜板挤压，增大拉坯阻力，造成结晶器磨损严重，甚至会拉断坯壳。
发明内容
本申请提供了一种方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法、装置及存储介质，以解决现有技术中“以中心凝固收缩为标准设计结晶器，就会在角部形成气隙，造成角部温度过热，角部易形成裂纹和发生漏钢；以角部凝固收缩为标准设计结晶器锥度，就会造成其它位置锥度过大问题，使其与铜板挤压，增大拉坯阻力，造成铜板磨损严重，甚至会拉断坯壳”的问题。
为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
第一方面，根据本申请实施例提供一种方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法，包括：
基于浇铸液的凝固传热特性确定铸坯的温度场，并根据铸坯的温度场、铸液固相线温度、铸液液相线温度求取方坯结晶器中铸坯各点的固相率；
根据预设高度中铸坯的固相率确定预设高度中的气隙总宽度；
依次根据每个预设高度中的气隙总宽度确定方坯结晶器铜管内腔各高度中的宽度；
其中，根据方坯结晶器铜管各高度中的宽度确定方坯结晶器铜管的锥度曲线。
优选地，所述根据预设高度中铸坯的固相率确定预设高度中的气隙总宽度，包括：
采用第一数学模型求取预设高度中固相率大于等于1区域形成的气隙宽度；
根据预设高度中固相率大于等于1区域形成的气隙宽度，采用第二数学模型求取固相率在0到1之间各固相率对应的气隙宽度；
根据预设高度中固相率大于等于1区域形成的气隙宽度，及固相率在0到1之间各固相率对应的气隙宽度，采用第三数学模型确定方坯结晶器预设高度中形成的气隙总宽度。
优选地，
所述第一数学模型为：
σ0＝(ρav/ρ-1)*h0 (1-1)
所述第二数学模型为：
σi+1＝(0+0.05*i)*(σ0/h0)*hi+1 (1-2)
所述第三数学模型为：
其中，ρav为固态坯壳的平均密度；ρ为浇铸液的密度，h0为固态坯壳(即固相率≥1)厚度；σ0为浇铸液凝固成固态坯壳(即固相率≥1)导致的气隙宽度；hi+1为固相率在i/10至(i+1)/10间的两相区坯壳厚度，σi+1为浇铸液转变为固相率在i/10至(i+1)/10间两相区时凝固收缩导致的气隙宽度；σ为方坯结晶器预设高度中最终浇铸液凝固导致的气隙总宽度；其中i为0至9的整数。
优选地，
所述根据预设高度中铸坯的固相率确定预设高度中的气隙总宽度，包括：
根据角部位置的固相率，确定角部对应的气隙宽度；
根据宽面中心位置的固相率，确定宽面中心对应的气隙宽度；
所述依次根据每个预设高度中的气隙总宽度确定方坯结晶器铜管各高度中的宽度，包括：
根据角部对应的气隙宽度确定方坯结晶器角部宽度；
根据宽面中心对应的气隙宽度确定方坯结晶器宽面中心宽度；
步骤S153、对方坯结晶器角部宽度和宽面中心宽度做线性计算，确定方坯结晶器除角部和宽面中心位置外在其他位置高度中对应的宽度。
优选地，所述基于浇铸液的凝固传热特性确定铸坯的温度场，并根据铸坯的温度场、铸液固相线温度、铸液液相线温度求取方坯结晶器中铸坯各点的固相率，包括：
根据预先设好的第四数学模型及其边界条件确定方坯结晶器中铸坯的温度场；
根据铸坯的温度场、铸液固相线温度、铸液液相线温度求取方坯结晶器中铸坯各点的固相率。
优选地，
所述第四数学模型为：
所述边界条件为：
T(x,y)|t＝0＝TC (1-7)
其中，T为温度，℃；t为浇铸液在结晶器内停留的时间，s；λ(T)为有效导热系数，W/(m·℃)；ρ(T)为浇铸液的密度，kg/m3；C(T)为浇铸液的比热，J/(kg·℃)；q为结晶器高度方向的瞬时热流密度，W/m2；L为浇铸液在t时刻与弯月面之间的距离，m；V为连铸机的拉速，m/s；Cw为冷却水比热，即4200J/(kg·℃)；Qw为冷却水流量，m3/s；ΔTw为冷却水进出口水温差，℃；ρw为冷却水密度，1000kg/m3；S为结晶器有效面积，m2，对于方坯，A取值2680000，B值与结晶器水冷参数有关。
优选地，
所述根据角部对应的气隙宽度确定方坯结晶器内腔角部宽度，包括：
采用第五数学模型，基于铜管内腔上口宽度α和角部对应的气隙宽度σ(0,h)，求取方坯结晶器角部宽度为z(0,h)，第五数学模型为：
z(0,h)＝α-σ(0,h) (1-9)
采用第六数学模型，基于铜管内腔上口宽度α和宽面中心对应的气隙宽度σ(α/2,h)，求取方坯结晶器宽面中心宽度为z(α/2,h)，第六数学模型为：
z(α/2,h)＝α-σ(α/2,h) (1-10)
采用第七数学模型，基于方坯结晶器角部宽度z(0,h)、方坯结晶器宽面中心宽度z(α/2,h)，求取距离角部xmm处的结晶器内腔宽度z(x,h)，第七数学模型为：
z(x,h)＝z(0,h)+2(z(α/2,h)-z(0,h))/α*x (1-11)
其中，铜管内腔上口宽度为αmm，在距离铜管上口hmm的位置，设定角部坐标为(0,h)，宽面中心坐标为(α/2,h)，在角部和宽面中心之间且距离角部xmm处坐标为(x,h)，角部位置宽度为z(0,h)，宽面中心位置宽度为z(α/2,h)。
第二方面，根据本申请实施例提供一种方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置，包括：
温度场、固相率求取模块，用于基于浇铸液的凝固传热特性确定铸坯的温度场，并根据铸坯的温度场、铸液固相线温度、铸液液相线温度求取方坯结晶器中铸坯各点的固相率；
气隙总宽度求取模块，用于根据预设高度中铸坯的固相率确定预设高度中的气隙总宽度；
铜管内腔宽度求取模块，用于依次根据每个预设高度的气隙总宽度确定方坯结晶器铜管各高度中的宽度；
其中，根据结晶器铜管各高度中的宽度确定方坯结晶器铜管的锥度曲线。
第三方面，根据本申请实施例提供一种方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置，所述装置包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述计算机程序由所述处理器加载并执行，以实现上述任一项所述方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法的步骤。
第四方面，根据本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时用于实现上述任一项所述方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法的步骤。
本申请的有益效果在于：基于求取的温度场、液相线温度及固相线温度求取方坯各点的固相率，然后，根据每个预设高度中的铸坯的固相率确定方坯结晶器铜管各高度中的气隙宽度，进而根据气隙宽度确定各高度中方坯结晶器铜管的宽度。本方案，可有效求取浇铸液凝固形成的气隙宽度，进而根据气隙宽度调整方坯结晶器的宽度，有效实现对结晶器铜管锥度曲线的优化，使结晶器内腔与形成的坯壳形状尽可能接近，减少气隙的形成，从而更好地改善结晶器传热效果，满足生产要求。
除此之外，本方案，通过数学模型求取角部宽度和宽面中心的气隙宽度，求取角部和宽面中心位置的结晶器内腔宽度，其他位置的结晶器内腔宽度通过线性计算得到，从而设计方坯结晶器铜管的锥度曲线。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本申请一个实施例提供的方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法的流程图；
图2是本申请一个实施例步骤S14中包含的子步骤的流程图；
图3为本申请再一个实施例提供的方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法的流程图；
图4为本申请一个实施例中步骤S12包含的子步骤的流程图；
图5、图6为固态坯壳在角部和宽面中心位置不同固相率下的厚度曲线示意图；
图7为根据确定的宽度设计出的角部和宽面中心位置铜管的锥度曲线示意图；
图8是本申请一个实施例提供的方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置的模块图；
图9是本申请一个实施例提供的方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置的框图。
具体实施方式
如下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
图1是本申请一个实施例提供的方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法，包括：
步骤S12、基于浇铸液的凝固传热特性确定铸坯的温度场，并根据铸坯的温度场、铸液固相线温度、铸液液相线温度求取方坯结晶器中铸坯各点的固相率；
在本申请实施例中，将方坯结晶器内的浇铸液构成的空间看作三维空间，那么方坯结晶器内的浇铸液各个点的温度便可以通过预先设好的第四数学模型及其边界条件来确定各个点的温度，构成铸坯的温度场。
在本申请实施例中，固相率记为fS，fS≤0表示铸坯的液相区，0<fS<1表示铸坯的两相区，1≤fS表示铸坯的固相区。
在本申请实施例中，固相率fS的求取，采用如下公式：
其中，fS为固相率；TS和TL分别为固相线温度和液相线温度，℃；fS≤0表示凝固区为液相区，0<fS<1表示凝固区为两相区，1≤fS表示凝固区为固相区。
步骤S14、根据预设高度中铸坯的固相率确定预设高度中的气隙总宽度；
在本申请实施例中，针对预先划分好的每一个高度，根据该高度中铸坯的固相率确定每一个高度中的气隙总宽度；
在计算每一个高度的气隙总宽度时，基于靠近结晶器区域散热较快，固相率一般为最大，而越靠近铸坯中心，固相率越低，很有可能还是液态，而从方坯中心区域至边缘区域，固相率依次增大，因此，在计算方坯结晶器的总宽度时，针对划分的每个高度，依次计算各固相率对应的气隙宽度，即固相率自0到1形成的气隙宽度，然后再将各固相率对应的气隙宽度叠加，进而确定每个高度对应的气隙总宽度；作为一个可选实施例，在0-1之间，将固相率进行10等分，即分别针对0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1分别计算对应的气隙宽度，然后累加形成每个高度的气隙总宽度。
步骤S16、依次根据每个预设高度的气隙总宽度确定方坯结晶器铜管内腔各高度中的气隙宽度；其中，根据方坯结晶器铜管各高度中的宽度确定方坯结晶器铜管内腔的锥度曲线。
在本申请实施例中，优选首先确定铜管角部宽度和宽面中心宽度，然后根据角部宽度和宽面中心宽度确定其他位置各高度中的方坯结晶器铜管宽度。其中，可根据角部宽度和宽面中心宽度对其他位置各高度中的宽度做线性求解。
在本申请一个实施例中，参见图2所示，步骤S14中，所述根据预设高度中铸坯的固相率确定预设高度中的气隙总宽度，包括：
步骤S141、采用第一数学模型求取预设高度中固相率大于等于1区域形成的气隙宽度；
步骤S142、根据预设高度中固相率大于等于1区域形成的气隙宽度，采用第二数学模型求取固相率在0到1之间各固相率对应的气隙宽度；
步骤S143、根据预设高度中固相率大于等于1区域形成的气隙宽度，及固相率在0到1之间各固相率对应的气隙宽度，采用第三数学模型确定方坯结晶器预设高度中形成的气隙总宽度。
进一步的，在本申请实施例中，
所述第一数学模型为：
σ0＝(ρav/ρ-1)*h0 (1-1)
所述第二数学模型为：
σi+1＝(0+0.05*i)*(σ0/h0)*hi+1 (1-2)
所述第三数学模型为：
其中，ρav为固态坯壳的平均密度；ρ为浇铸液的密度，h0为固态坯壳(即固相率≥1)厚度；σ0为浇铸液凝固成固态坯壳(即固相率≥1)导致的气隙宽度；hi+1为固相率在i/10至(i+1)/10间的两相区坯壳厚度，σi+1为浇铸液转变为固相率在i/10至(i+1)/10间两相区时凝固收缩导致的气隙宽度；σ为方坯结晶器预设高度中最终浇铸液凝固导致的气隙总宽度；其中i为0至9的整数。
在本申请实施例中，参见图3所示，
步骤S14中，所述根据预设高度中铸坯的固相率确定预设高度中的气隙总宽度，包括：
步骤S144、根据角部位置的固相率，确定角部对应的气隙宽度；
步骤S145、根据宽面中心位置对应的固相率，确定宽面中心位置对应的气隙宽度；
步骤S15中，所述依次根据每个预设高度中的气隙总宽度确定方坯结晶器铜管各高度中的宽度，包括：
步骤S151、根据角部对应的气隙宽度确定方坯结晶器角部宽度；
步骤S152、根据宽面中心位置对应的气隙宽度确定方坯结晶器宽面中心宽度；
步骤S153、对方坯结晶器角部宽度和宽面中心宽度做线性计算，确定方坯结晶器除角部和宽面中心位置外在其他位置高度中对应的宽度。
进一步的，在本申请实施例中，参见图4所示，步骤S12中，所述基于浇铸液的凝固传热特性确定铸坯的温度场，并根据铸坯的温度场、铸液固相线温度、铸液液相线温度求取方坯结晶器中铸坯各点的固相率，包括：
步骤S121、根据预先设好的第四数学模型及其边界条件确定方坯结晶器中铸坯的温度场；
步骤S122、根据铸坯的温度场、铸液固相线温度、铸液液相线温度求取方坯结晶器中铸坯各点的固相率。
更进一步的，
所述第四数学模型为：
所述边界条件为：
T(x,y)|t＝0＝TC (1-7)
其中，T为温度，℃；t为浇铸液在结晶器内停留的时间，s；λ(T)为有效导热系数，W/(m·℃)；ρ(T)为浇铸液的密度，kg/m3；C(T)为浇铸液的比热，J/(kg·℃)；q为结晶器高度方向的瞬时热流密度，W/m2；L为浇铸液在t时刻与弯月面之间的距离，m；V为连铸机的拉速，m/s；Cw为冷却水比热，即4200J/(kg·℃)；Qw为冷却水流量，m3/s；ΔTw为冷却水进出口水温差，℃；ρw为冷却水密度，1000kg/m3；S为结晶器有效面积，m2，对于方坯，A取值2680000，B值与结晶器水冷参数有关。
在本申请实施例中，
所述根据角部对应的气隙宽度确定方坯结晶器角部宽度，包括：
采用第五数学模型，基于铜管内腔上口宽度α和角部对应的气隙宽度σ(0,h)，求取方坯结晶器角部宽度为z(0,h)，第五数学模型为：
z(0,h)＝α-σ(0，h) (1-9)
采用第六数学模型，基于铜管内腔上口宽度α和宽面中心对应的气隙宽度σ(α/2,h)求取方坯结晶器宽面中心宽度为z(α/2,h)，第六数学模型为：
z(α/2,h)＝α-σ(α/2,h) (1-10)
采用七数学模型，基于方坯结晶器角部宽度z(0,h)、方坯结晶器宽面中心宽度z(α/2,h)，求取距离角部xmm处的结晶器内腔宽度z(x,h)，第七数学模型为：
z(x,h)＝z(0,h)+2(z(α/2,h)-z(0,h))/α*x (1-11)
其中，铜管内腔上口宽度为αmm，在距离铜管上口hmm的位置，设定角部坐标为(0,h)，宽面中心坐标为(α/2,h)，在角部和宽面中心之间且距离角部xmm处坐标为(x,h)，角部位置宽度为z(0,h)，宽面中心位置宽度为z(α/2,h)，σ(x，h)为最终浇铸液凝固导致的气隙总宽度。
综上所述，本申请提供的技术方案，基于求取的温度场、液相线温度及固相线温度求取方坯各点的固相率，然后，根据每个预设高度中的气隙总宽度确定方坯结晶器铜管各高度中的气隙宽度，进而根据气隙宽度确定方坯结晶器铜管内腔各高度中的宽度。本方案，可有效求取浇铸液凝固形成的气隙宽度，进而根据气隙宽度调整方坯结晶器铜管的宽度，有效实现对结晶器铜管锥度曲线的优化，使结晶器内腔与形成的坯壳形状尽可能接近，减少气隙的形成，从而更好地改善结晶器传热效果，满足生产要求。
除此之外，本方案，通过数学模型求取角部和宽面中心的气隙宽度，求取角部和宽面中心位置的结晶器内腔宽度，其他位置的结晶器内腔宽度通过线性计算得到，从而设计方坯结晶器铜管的锥度曲线。
如下，列举一个具体实施例进行阐述：
对于小型方坯连铸机，浇铸钢种为C70DA，断面尺寸为140×140mm，浇铸温度为1500℃，结晶器冷却水量为1750L/min，拉速为2.6m/min。调整初始及边界条件，求解传热控制方程，可以得到结晶器中铸坯的温度场。结合成分，C70DA钢种的固相线和液相线温度分别为1387℃和1476℃，可以得到固态坯壳在角部和宽面中心位置不同固相率下的厚度曲线，分别如图5和图6所示。
对结晶器中固态坯壳的温度场进行统计，得到宽面中心坯壳平均温度约1200℃，角部坯壳平均温度约1100℃，结合C70DA钢种成分，得到固态坯壳宽面中心平均密度约为7480kg/m3，角部坯壳平均密度约为7530kg/m3，浇铸温度下的钢液密度约为7020kg/m3。结合结晶器中不同固相率下的厚度曲线，求解钢液凝固成固态坯壳导致的气隙宽度，进而设计出角部和宽面中心位置铜管的锥度曲线，如图7所示，其中，上方曲线为宽面中心宽度，下方曲线为角部宽度。
本申请实施例提供的方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法，基于数学模型对方坯结晶器角部宽度和宽面中心的气隙宽度，然后得到角部宽度和宽面中心的气隙宽度，基于角部宽度和宽面中心宽度对其他位置的宽度做线性计算得到，从而实现对方坯结晶器铜管的锥度设计的目的。
实施例2
本申请实施例还提供一种方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置，参见图8所示，包括：
温度场、固相率求取模块81，用于基于浇铸液的凝固传热特性确定铸坯的温度场，并根据铸坯的温度场、铸液固相线温度、铸液液相线温度求取方坯结晶器中铸坯各点的固相率；
气隙总宽度求取模块82，用于根据预设高度中铸液的固相率确定预设高度中的气隙总宽度；
铜管内腔宽度求取模块83，用于依次根据每个预设高度的气隙总宽度确定方坯结晶器铜管各高度中的宽度；
其中，根据结晶器铜管各高度中的宽度确定方坯结晶器铜管的锥度曲线。
图9是本申请一个实施例提供的方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置的框图，本实施例所述方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置可以是桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑以及云端服务器等计算设备，该装置可以包括，但不限于，处理器、存储器。本实施例所述方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置至少包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序可在所述处理器上运行，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法实施例中的步骤，例如图1所示的方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法的步骤。或者，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置实施例中各模块的功能。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或多个模块被存储在所述存储器中，并由处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成温度场求取模块、固相率计算模块、气隙宽度计算模块和宽度确定模块，各模块的具体功能如下：
温度场、固相率求取模块，用于基于浇铸液的凝固传热特性确定铸坯的温度场，并根据铸坯的温度场、铸液固相线温度、铸液液相线温度求取方坯结晶器中铸坯各点的固相率；
气隙总宽度求取模块，用于根据预设高度中铸坯的固相率确定预设高度中的气隙总宽度；
方坯宽度求取模块，用于依次根据每个预设高度中的气隙总宽度确定方坯结晶器铜管各高度中的宽度；
其中，根据结晶器铜管各高度中的宽度确定方坯结晶器铜管的锥度曲线。
处理器可以包括一个或多个处理核心，比如：4核心处理器、6核心处理器等。处理器可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field-ProgrammableGate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central Processing Unit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。一些实施例中，处理器还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。所述处理器是所述方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡、闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、内存器件、或其他易失性固态存储器件。
本领域技术人员可以理解，本实施例所述的装置仅仅是方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置的示例，并不构成对方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置的限定，其他实施方式中，还可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同部件，例如方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。处理器、存储器和***设备接口之间可以通过总线或信号线相连。各个***设备可以通过总线、信号线或电路板与***设备接口相连。示意性地，***设备包括但不限于：射频电路、触摸显示屏、音频电路、和电源等。
当然，方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置还可以包括更少或更多的组件，本实施例对此不作限定。
可选地，本申请还提供有一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现上述方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法的步骤。
可选地，本申请还提供有一种计算机产品，该计算机产品包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，所述程序由处理器加载并执行以实现上述方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法实施例的步骤。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法，其特征在于，包括：
基于浇铸液的凝固传热特性确定铸坯的温度场，并根据铸坯的温度场、铸液固相线温度、铸液液相线温度求取方坯结晶器中铸坯各点的固相率；
根据预设高度中铸坯的固相率确定预设高度中的气隙总宽度；
依次根据每个预设高度的气隙总宽度确定方坯结晶器铜管内腔各高度中的宽度；
其中，根据方坯结晶器铜管各高度中的宽度确定方坯结晶器铜管内腔的锥度曲线；
所述根据预设高度中铸坯的固相率确定预设高度中的气隙总宽度，包括：
采用第一数学模型求取预设高度中固相率大于等于1区域形成的气隙宽度；
根据预设高度中固相率大于等于1区域形成的气隙宽度，采用第二数学模型求取固相率在0到1之间各固相率对应的气隙宽度；
根据预设高度中固相率大于等于1区域形成的气隙宽度，及固相率在0到1之间各固相率对应的气隙宽度，采用第三数学模型确定方坯结晶器预设高度中形成的气隙总宽度；
所述第一数学模型为：
（1-1）
所述第二数学模型为：
（1-2）
所述第三数学模型为：
（1-3）
其中，为固态坯壳的平均密度；/>为浇铸液的密度，/>为固态坯壳厚度，即固相率≥1；/>为浇铸液凝固成固态坯壳导致的气隙宽度；/>为固相率在/>至/>间的两相区坯壳厚度，/>为浇铸液转变为固相率在/>至/>间两相区时凝固收缩导致的气隙宽度；/>为方坯结晶器预设高度中最终浇铸液凝固导致的气隙总宽度；其中/>为0至9的整数。
2.根据权利要求1所述的求取方法，其特征在于，
所述根据预设高度中铸坯的固相率确定预设高度中的气隙总宽度，包括：
根据角部位置的固相率，确定角部对应的气隙宽度；
根据宽面中心位置的固相率，确定宽面中心对应的气隙宽度；
所述依次根据每个预设高度中的气隙总宽度确定方坯结晶器铜管内腔各高度中的宽度，包括：
根据角部对应的气隙宽度确定方坯结晶器角部宽度；
根据宽面中心对应的气隙宽度确定方坯结晶器宽面中心宽度；
对方坯结晶器角部宽度和宽面中心宽度做线性计算，确定方坯结晶器除角部和宽面中心位置外在其他位置高度中对应的宽度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于浇铸液的凝固传热特性确定铸坯的温度场，并根据铸坯的温度场、铸液固相线温度、铸液液相线温度求取方坯结晶器中铸坯各点的固相率，包括：
根据预先设好的第四数学模型及其边界条件确定方坯结晶器中铸坯的温度场；
根据铸坯的温度场、铸液固相线温度、铸液液相线温度求取方坯结晶器中铸坯各点的固相率；
所述第四数学模型为：
（1-4）
所述边界条件为：
（1-5）
（1-6）
（1-7）
（1-8）
其中，为温度，℃；/>为浇铸液在结晶器内停留的时间，s；/>为有效导热系数，W/(m·℃)；/>为浇铸液的密度，kg/m3；/>为浇铸液的比热，J/(kg·℃)；/>为结晶器高度方向的瞬时热流密度，W/m2；/>为浇铸液在/>时刻与弯月面之间的距离，m；/>为连铸机的拉速，m/s；/>为冷却水比热，即4200J/(kg·℃)；/>为冷却水流量，m3/s；/>为冷却水进出口水温差，℃；/>为冷却水密度，1000kg/m3；/>为结晶器有效面积，m2，对于方坯，/>取值2680000，/>值与结晶器水冷参数有关。
4.根据权利要求2所述的求取方法，其特征在于，
所述根据角部对应的气隙宽度确定方坯结晶器角部宽度，包括：
采用第五数学模型，基于铜管内腔上口宽度和角部对应的气隙宽度/>，求取方坯结晶器角部宽度为/>，第五数学模型为：
（1-9）
采用第六数学模型，基于铜管内腔上口宽度和宽面中心对应的气隙宽度/>，求取方坯结晶器宽面中心宽度为/>，第六数学模型为：
（1-10）
采用第七数学模型，基于方坯结晶器角部宽度、方坯结晶器宽面中心宽度/>求取距离角部/>mm处的结晶器内腔宽度/>，第七数学模型为：
（1-11）
其中，铜管内腔上口宽度为mm，在距离铜管上口/>mm的位置，设定角部坐标为(0,/>)，宽面中心坐标为(/>,/>)，在角部和宽面中心之间且距离角部/>mm处坐标为(/>,/>)，角部位置宽度为/>，宽面中心位置宽度为/>。
5.一种方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置，其特征在于，包括：
温度场、固相率求取模块，用于基于浇铸液的凝固传热特性确定铸坯的温度场，并根据铸坯的温度场、铸液固相线温度、铸液液相线温度求取方坯结晶器中铸坯各点的固相率；
气隙总宽度求取模块，用于根据预设高度中铸坯的固相率确定预设高度中的气隙总宽度；
铜管内腔宽度求取模块，用于依次根据每个预设高度的气隙总宽度确定方坯结晶器铜管各高度中的宽度；
其中，根据结晶器铜管各高度中的宽度确定方坯结晶器铜管的锥度曲线；
所述根据预设高度中铸坯的固相率确定预设高度中的气隙总宽度，包括：
采用第一数学模型求取预设高度中固相率大于等于1区域形成的气隙宽度；
根据预设高度中固相率大于等于1区域形成的气隙宽度，采用第二数学模型求取固相率在0到1之间各固相率对应的气隙宽度；
根据预设高度中固相率大于等于1区域形成的气隙宽度，及固相率在0到1之间各固相率对应的气隙宽度，采用第三数学模型确定方坯结晶器预设高度中形成的气隙总宽度；
所述第一数学模型为：
（1-1）
所述第二数学模型为：
（1-2）
所述第三数学模型为：
（1-3）
其中，为固态坯壳的平均密度；/>为浇铸液的密度，/>为固态坯壳厚度，即固相率≥1；/>为浇铸液凝固成固态坯壳导致的气隙宽度；/>为固相率在/>至/>间的两相区坯壳厚度，/>为浇铸液转变为固相率在/>至/>间两相区时凝固收缩导致的气隙宽度；/>为方坯结晶器预设高度中最终浇铸液凝固导致的气隙总宽度；其中/>为0至9的整数。
6.一种方坯结晶器铜管锥度曲线的求取装置，所述装置包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序由所述处理器加载并执行，以实现如权利要求1至4任一项所述方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如权利要求1至4任一项所述方坯结晶器铜管锥度曲线的求取方法的步骤。
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| Title |
|---|
| 《方坯连铸结晶器三维热力耦合分析》;毛学 等;《炼钢》;第35卷(第01期);47-53 * |
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| CN113505482A (zh) | 2021-10-15 |
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