[发明专利]一种判断板坯结晶器吹气卷渣的方法

权利要求书

1.一种判断板坯结晶器吹气卷渣的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、首先根据水口最低渣线高度确定结晶器浸入式水口的插入深度H；

步骤2、根据连铸机检测到的结晶器液面波动数值，计算获得K值，K值等于液面波动系数的1/3；

步骤3、确定保护渣物性参数的临界卷渣速度V值；

步骤4、获得该特定工艺参数条件下的结晶器内有效降低保护渣吹气卷渣行为的最大临界吹气量Q(NL/min)，Q＝468*H*V/K，即当结晶器内各区域吹入氩气总量不超过Q时，保护渣不会因为吹气而产生保护渣卷渣现象。

2.根据权利要求1所述的判断板坯结晶器吹气卷渣的方法，其特征在于，所述步骤1中的水口的插入深度等于最低渣线高度。

3.根据权利要求1所述的判断板坯结晶器吹气卷渣的方法，其特征在于，所述步骤2中的K值等于液面波动系数的1/3。

4.根据权利要求1所述的判断板坯结晶器吹气卷渣的方法，其特征在于，所述步骤3中的采用高粘度或弱反应性保护渣时临界卷渣速度V值的取值为0.4m/s，采用低粘度、强反应性渣时临界卷渣速度V值取值0.26m/s。

5.根据权利要求1所述的判断板坯结晶器吹气卷渣的方法，其特征在于，所述步骤4中的获得该特定工艺参数条件下的结晶器内有效降低保护渣吹气卷渣行为的最大临界吹气量Q(NL/min)，Q＝468*H*V/K，即当结晶器内各区域吹入氩气总量不超过Q时，保护渣不会因为吹气而产生保护渣卷渣现象，具体为：

吹氩条件下，结晶器中钢渣界面的卷渣频率受吹氩量、F数、钢渣界面到水口的距离以及保护渣的临界卷渣速度的影响比较大，其与吹氩量、F数近似正比关系，与插入深度、临界卷渣速度近似反比关系，且上述变量对卷渣频率的影响为同一量级，因此，构造吹氩条件下与结晶器工艺参数有关的参数Dg数有，分析量纲后可得其单位为kg,[M]：

其中，F为F数(N/m)，Q_g为吹氩量(m³/s)，H为水口插入深度(m)，v_c为临界卷渣速度(m/s)。则吹气条件下的卷渣频率可表述为：

Enf＝f(Dg) (2)

吹氩条件下，卷渣频率与Dg数的关系较明显，卷渣频率随着Dg数的增大而增大，Dg数为0.1g时的工艺环境中钢渣界面处于无卷渣向卷渣过渡的临界状态，即临界卷渣状态；那么，对于实际结晶器中的临界Dg数，由于其存在量纲[M]，则根据相似理论模型与原型中Dg的相似比为：

其中，C_Dg为模型与原型中Dg数的相似比，C_m为模型与原型的质量相似比，C_ρ为模型与原型中密度相似比，C_l、λ为模型与原型中的几何相似比。将模型密度相似比及几何相似比代入方程(3)后可得，C_Dg等于1/56，因此，对应于模型中0.1g的临界Dg数，实际结晶器中的临界Dg数为5.6g；根据该临界Dg数，则得到特定工艺环境下的引起结晶器内水口抽吸卷渣的临界吹氩量与工艺参数之间的关系；取保护渣的临界卷渣速度为0.46m/s，F数为3.5N/m，水口插入深度为160mm时，可计算得此时的临界吹氩量为7.1NL/min，而相对强烈的液面波动条件下，F数为6.2N/m，临界吹气量则会降至4NL/min，若此时保护渣物性条件较不合适，设临界卷渣速度为0.26m/s，则临界吹气量则会进一步降至2.3NL/min；

为进一步对生产实践的结晶器工艺设计给予指导，对式(1)进行变形，得：

首先产生轻微卷渣的工况条件为吹氩量为55L/h的实验条件下，卷渣频率为0.67次/min，相应的Dg数为7.8*10^-3kg，因此取该工况为临界条件；H为水口插入深度，生产过程中可更具最小渣线高度确定，Vc为临界卷渣速度，生产过程中简化为0.26及0.4两数值，取决于所用保护渣的类型，F数为表征结晶器表面钢液活跃度的参数，该数值等于结晶器液面波动数值的1/3，因此，对式(4)进行取值及简化后可得：

其中，Q为结晶器吹氩总量，H为水口插入深度，V为临界卷渣速度，K为液面波动数值。