[发明专利]基于数值模拟技术的高温熔融铝液与水接触爆炸预防预警方法

说明书

本发明公开了一种基于数值模拟技术的高温熔融铝液与水接触爆炸预防预警方法，包括：对铸造车间进行几何参数测量、建立铝液浇注过程的三维几何模型；采集铸造车间的特征参数、根据测量参数对三维几何模型进行参数赋值、根据设置的边界条件模拟不同铝液流量下的铝液浇注状态；测量实时铝液流量，判断模拟状态下相同铝液流量下的铝液浇注过程是否发生溢流泄漏事故、如果是则发出报警信号。本方法通过模拟在不同铝液流量下铝液浇注过程是否会发生溢流泄漏，以及因铝液流量过大发生溢流泄漏时，得到单位时间铝液泄漏量和泄漏铝液在地面上的漫延形态、单位时间漫延面积，从而快速判断铝液浇注过程是否会发生溢流泄漏事故。

技术领域

本发明涉及冶金生产安全领域，尤其涉及一种基于数值模拟技术的高温熔融铝液与水接触爆炸预防预警方法。

背景技术

我国铝厂对原铝的浇注过程一般采用如下流程：由电解槽电解产生的原铝自电解厂用车运输到铸造区，并倾倒到混合炉中均化。混合炉中的铝液自混合炉出口流到浇注溜槽中，经过人工控制手工溜槽将高温熔融铝液由溜槽运送到输送机上的各个浇注模具中，模具中的铝液经过洒水冷却区以及冷却水槽冷却成铝锭。

目前冶金企业生产环境复杂，铸造车间地面有积水分布，高温熔融铝液如果发生泄漏，与水接触在一定条件下会发生爆炸，爆炸产生的巨大冲击波和高温熔融铝液的抛射会直接对人员、设备及周围设施造成不同程度的破坏和损伤。但是目前针对高温熔融铝液与水接触爆炸的预防预警方法不够精准，因此在冶金生产过程中存在一定的安全隐患。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于数值模拟技术的高温熔融铝液与水接触爆炸预防预警方法，具体包括如下步骤：

对铸造车间进行几何参数测量、建立铝液浇注过程的三维几何模型；

采集铸造车间的特征参数、根据测量参数对三维几何模型进行参数赋值、根据设置的边界条件模拟不同铝液流量下的铝液浇注状态；

测量实时铝液流量，判断模拟状态下相同铝液流量下的铝液浇注过程是否发生溢流泄漏事故、如果是则发出报警信号。

所述对铸造车间进行几何参数测量时包括测量混合炉和溜槽的几何参数。

所述铸造车间的特征参数包括浇注设备的密度、定压比热容和导热系数信息以及铝液的密度、黏度、定压比热容导热系数信息和混合炉中铝液高度信息。

模拟不同铝液流量时包括设置多个不同铝液流量进行铝液浇注模拟分析，记录每个铝液流量下是否发生溢流泄漏现象、从而分析出单位时间铝液泄漏量、泄漏铝液在地面上的漫延形态和单位时间漫延面积。

当判断测量到的铝液流量下铝液浇注发生溢流泄漏则根据模拟结果记录一定时间内铝液的泄漏量以及其在地面上的漫延形态和漫延面积从而判断是否存在高温熔融铝液与水接触发生爆炸的风险，得到爆炸发生的最短时间。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于数值模拟技术的高温熔融铝液与水接触爆炸预防预警方法，该技术方案应用数值模拟技术对铝液浇注过程进行模拟，仅在电脑即可完成对铝液浇注过程的模拟，可以避免熔融铝液高温威胁以及高温熔融铝液与水接触的爆炸威胁，最大程度上保证相关人员的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为高温熔融铝液与水接触爆炸预防预警方法示意图；

图2为铝液浇注过程三维几何模型；

图3为铝液流量为41.31kg/s时的模拟结果；