[发明专利]一种针对转炉流场最低混匀时间的预测方法

权利要求书

1.一种针对转炉流场最低混匀时间的预测方法，其特征在于，基于水力学模型测试的混匀时间数据以及模型的几何特征建立混匀时间预测公式，对水力学模型的最低混匀时间进行预测和估计；经对比换算后将预测公式用于预测实际转炉流场混匀效率，包括以下步骤：

S1、针对转炉原型，设定模型的缩小比例并按比例缩小模型，喷吹流量、气流速度、气体种类变换参数按照相似原理计算；

S2、确定模型中不同底吹布置中，各个底枪的位置以及底枪之间的相对位置、喷吹参数、炉底的性质，确定模型顶枪的枪位、喷吹流量，以及枪头的结构，计算各喷孔出口的平均速度；

S3、根据步骤S2确定的参数，计算不同方案中顶枪的搅拌能供给E_top；计算每一支底枪的搅拌能供给ε_i.j，记录不同底枪之间的夹角和到中心的距离，确定底枪之间的相互作用系数，确定阵列数量，确定阵列之间的相互作用系数，最后计算总的底吹搅拌能E_bottom，顶吹搅拌能E_top计算如下：

每支底枪的搅拌能ε_i-j计算如下：

其中，H_i-j为某一支底枪距液面深度；Q_T为顶枪的流量；为某支底枪的流量，T为热力学温度；W为冶金容器内液体总重；D为顶枪出口直径；n为喷孔数；θ为顶枪喷孔法向与垂直方向夹角；V为顶枪气体出口速度；h为顶枪高度；

S4、根据结果初步估算E_des，对E_des进行第一次赋值；然后基于拟合的结果，来反算E_des，再将不同方案的E_des变化进行拟合，算出拟合公式，绘制出E_des的变化曲线；

S5、将步骤S1至S4中计算得到的数据带入混匀时间τ，对系数α、b、c、β进行初始赋值，进行回归计算，得到最低混匀时间的预测公式；

S6、在统计过的数据范围内，对不同的模型，查询相应的熔池能量消耗趋势系数，计算任意底吹气流变化时的最低混匀时间进行预测。

2.根据权利要求1所述的针对转炉流场最低混匀时间的预测方法，其特征在于，步骤S1中，缩小比例为(1～20):1。

3.根据权利要求1所述的针对转炉流场最低混匀时间的预测方法，其特征在于，步骤S3中，设定λ_i.j为底枪气流之间的相互作用系数，通过正确结果和获得的回归公式进行反算，得到合适的相互作用系数值集合如下：

其中，τ_min指同一组实验数据最小的最低混匀时间；θ为相邻底枪之间的角度，θ_i指某一底枪角度，θ_min-time为同一组实验中最低混匀时间最小的方案的底枪夹角；τ_i.j为某个方案的最低混匀时间，θ_i.j为某个方案底枪或底枪阵列之间的夹角，i为底枪阵列数量，j为底枪数量。

4.根据权利要求3所述的针对转炉流场最低混匀时间的预测方法，其特征在于，总的底吹搅拌能E_bottom包括底吹元件输入的搅拌能，相邻底吹元件的气流相互影响所增幅或者削减的搅拌能，以及相邻的底枪阵列之间的相互影响所增幅或者削减的搅拌能，总的底吹搅拌能E_bottom计算如下：

其中，ε_i.1.......ε_i.j为一个底枪阵列中，每一只底枪输入的搅拌能，为任意2个阵列之间增幅系数的集合，当阵列数量i＞2时，存在个d；λ为2支以上底枪之间的作用系数，均为无量纲数，ε_sum.2为集合中任意一个d系数所对应的2个底枪阵列的总搅拌能之和，i为底枪阵列数量，j为底枪数量，m、n、l为一个底枪阵列里面任意三支底枪。

5.根据权利要求4所述的针对转炉流场最低混匀时间的预测方法，其特征在于，2支以上距离小于0.25R的底枪视为一个阵列；当所有底枪之间的距离均不超过0.25R时，整个底枪系统视为一个阵列，按照单一阵列内单支底枪之间的影响系数计算。