[发明专利]连铸结晶器内钢液凝固传热过程计算方法

权利要求书

1. 一种连铸结晶器内钢液凝固传热过程计算方法，其特征在于以高温凝固铸坯表面与结晶器冷却铜板之间的缝隙传热作为基础，将其简化成保护渣和气隙的综合传热作用，并考虑辐射传热影响，得到间隙内的传热热阻，而后利用计算得到的结晶器冷却铜板中冷却水的传热热阻，得到结晶器内钢液凝固传热过程中单位面积上的传热系数，以此计算整个凝固传热过程。

2. 根据权利要求1所述的连铸结晶器内钢液凝固传热过程计算方法，其特征在于所述的连铸结晶器内钢液凝固传热过程由以下方法获得，其步骤包括：

第一步，计算高温凝固铸坯表面与结晶器冷却铜板之间的缝隙传热：

高温铸坯表面与结晶器冷却铜板的间隙热阻由多个单元组成，将其简化成气隙传导热阻，渣膜热阻和辐射热阻作用得到的综合热阻，

                 （1）

式中：h_T是间隙内的传热系数，R_air和R_slag分别表示的是间隙间的气隙热阻和渣膜热阻，λ_air是气隙的综合导热系数，λ_slag是渣膜的综合导热系数，σ是斯蒂芬-玻尔兹曼常数，ε是辐射表面黑度，T和T₀分别是铸坯表面和结晶器热面之间的温度，d_slag是渣膜厚度；

第二步，计算结晶器冷却铜板之间的传热：

结晶器冷却铜板间的传热为传导传热， 

                                    （2）

式中：h₂是冷却铜板的传热系数，R₂是冷却铜板的热阻，λ_Cu为铜板的导热系数，d_Cu为结晶器铜板有效厚度；

第三步，计算结晶器冷却铜板与冷却水之间的传热：

结晶器冷却水槽内的冷却水与冷却铜板之间存在强制对流换热，可以通过对流换热系数hw来表征其间的传热，

                       （3）

式中：h_w为冷却水的对流换热系数，D为水缝当量直径，λ_w为冷却水的导热系数，ρ_w为冷却水的密度，u_w为冷却水的流速，μ_w为冷却水的粘度，c_p为冷却水的比热；

第四步，获取结晶器凝固传热系数h：

将上述计算得到的换热系数带入公式（4）中，得到结晶器凝固传热系数h值，

                    （4）

式中：R_T为间隙间综合热阻，R_Cu 为结晶器铜板热阻，R_W 为冷却水对流传热热阻，h_T是间隙内的传热系数，h₂是冷却铜板的传热系数，h_w为冷却水的对流换热系数；

第五步，计算结晶器单位面积上的瞬时热流q：

结晶器内的瞬时热流q由热流计算公式（5）得出，

                                     （5）

式中：T为凝固铸坯表面温度，T_w为冷却水初始温度，h是总传热系数；

经过上述步骤，得到连铸结晶器内钢液凝固传热过程的传热数据。

3. 根据权利要求2所述的连铸结晶器内钢液凝固传热过程计算方法，其特征在于所述的传热过程，其传递热量值通过结晶器冷却水温差以及结晶器实测温度进行检验。

4. 根据权利要求3所述的连铸结晶器内钢液凝固传热过程计算方法，其特征在于采用以下方法进行检验：

                                     （6）

式中：Q为单位时间内冷却水带走的热量，C为水的比热容，m为单位时间内冷却水的流量，?T为进出结晶器冷却水温差；

通过比较单位时间内冷却水带走热量就能够检验权利要求2中计算得到的传热数据，并对传热数据做进一步的修正。