[发明专利]一种针对转炉流场最低混匀时间的预测方法

说明书

本发明公开了一种针对转炉流场最低混匀时间的预测方法，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实际的转炉预测。本发明预测方法对影响最低混匀时间的因素进行归纳，采用新的公式预测最低混匀时间，能够应用于各种转炉模拟计算软件的开发应用之中。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种针对转炉流场最低混匀时间的预测方法。

背景技术

在转炉的实际生产过程中，气流的搅拌效率和最低混匀时间是不可测的，只能通过经验来估计。为了加强对转炉底吹技术的理论指导，基于相似原理设计相应的冷态模型，通过对模型的检测来测算转炉的底枪搅拌效率。至从70年代国外开始使用这样的研究方法到现在，以及过去近半个世纪，测量混匀时间所用的设备精度越来越高，模型尺寸得更加精确。但这种研究方法更多得作为一种常规手段来使用。比如说，新转炉或转炉大修之后往往需要做一次水模，仅仅是为了确定设备目前的搅拌效率。诸多的重复性工作制造出重复数据，得到相似的结果，满足一次次的工艺需求。

研究者们一直尝试通过数学手段来描述最低混匀时间随底吹流量和布置、顶吹流量及枪位、熔池形状等因素的变化，最终达到仅通过数学公式预测最低混匀时间的目的。但因为最低混匀时间随各种因素变化的不规律性，并没有一个公式或者一种方法能比较全面、精确地预测最低混匀时间。

究其原因，这个问题还存在其他两种可能：第一，所考虑的因素不够全面，例如底枪个体之间的位置关系、底吹气流与顶吹气流之间的相互作用对结果的影响。第二，所采取的数学公式需要改变。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种针对转炉流场最低混匀时间的预测方法，可在转炉模型参数设置合理的情况下，进行较为精确的预测，对现场生产有指导作用；对该方向的原理研究也有一定的帮助。

本发明采用以下技术方案：

一种针对转炉流场最低混匀时间的预测方法，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。

具体的，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；

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。

进一步的，步骤S1中，缩小比例为(1～20):1。