[发明专利]一种确定连铸钢包辐射热流的方法

摘要

本发明提出一种确定连铸钢包辐射热流的方法，属于钢铁冶金领域，包括：获得渣层外表面温度、钢包侧壁温度和包底外侧温度；根据钢包外某一点相对于钢包外侧表面上一微小面积的立体角，获得钢包外壳上所对应面积对此点的辐射热流；根据上述点的不同位置，获得钢包外围总热流量，对总热流量进行回收。该方法将依托连续铸钢工艺实际，采用数学计算和数值模拟等研究方法获取热源温度和热流分布，并基于此开发连续铸钢流程辐射热量模型，既为连续铸钢余热回收利用提供新途径，也为开发钢铁制造全流程节能环保新技术和有效的“节能减排”实施奠定理论基础和储备方式方法；实现降低企业制造成本，缓解工业节能减排压力，进而产生极大社会经济效益。

主权项

1.一种确定连铸钢包辐射热流的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据钢液与渣层内侧之间对流换热热流量、渣层内部导热热流量、渣层外侧与空气之间对流换热热流量和渣层外侧向外辐射传热热流量，依据能量守恒定律获得渣层外表面温度；步骤2、根据钢液与侧壁内侧之间对流换热热流量、侧壁内部导热热流量、侧壁外侧与空气之间对流换热热流量和侧壁外侧向外辐射传热热流量，依据能量守恒定律获得钢包侧壁温度；步骤3、根据钢液与包底内侧之间对流换热热流量、包底内部导热热流量、包底外侧与空气之间对流换热热流量和包底外侧向外辐射传热热流量，依据能量守恒定律获得包底外侧温度；步骤4、根据钢包外某一点相对于钢包外侧表面上一微小面积的立体角，获得钢包外壳上所对应面积对此点的辐射热流，具体如下：所述的钢包外壳上所对应面积对此点的辐射热流φ，具体公式如下：其中，Eθ表示定向辐射力，Ω表示钢包外某一点相对于钢包外侧表面上一微小面积的立体角；S表示钢包外壳上所对应面积；所述的钢包外壳上所对应面积对此点的辐射热流，具体如下：假设钢包外点为一个半径为r0的球；当钢包外点位于渣层上方或包底下方时，定向发射率Eθ公式如下：其中，ε表示定向发射率，σ表示斯特藩‑波尔兹曼常数，T₂表示渣层外表面温度或包底外侧温度；h₀表示该点与包顶或包底之间的距离，Δr表示该点与轴线之间的距离，以渣层上表面中心或包底下表面为原点建立极坐标系(r，α)，x表示角α所对的边；当钢包外点位于渣层上方或包底下方时，钢包外某一点相对于钢包外侧表面上一微小面积的立体角Ω公式如下：其中，S0＝πr02；将公式(2)和公式(3)代入公式(1)中，获得当钢包外点位于渣层上方或包底下方时，钢包外壳上所对应面积对此点的辐射热流Φa，具体公式如下：其中，R表示钢包内半径；当钢包外点位于钢包一侧时，定向发射率Eθ公式如下：其中，ε表示定向发射率，σ表示斯特藩‑波尔兹曼常数，T′₂表示钢包侧壁温度；cosθ＝cosγcosβ，L表示该点与轴线之间的距离，R₁表示钢包外半径，以该点所在水平面获得钢包同一平面的圆截面，以该圆圆心为原点建立柱坐标系(r，α，h)，x表示角α所对的边；当钢包外点位于钢包一侧时，该点与钢包之间的立体角Ω公式如下：将公式(5)和公式(6)代入公式(1)中，获得当钢包外点位于钢包一侧时，钢包外壳上所对应面积对此点的辐射热流Φb，具体公式如下：其中，Δl表示该点与钢包上顶面之间的距离，H1表示钢包外高，α0表示钢包外点与圆心的连线与过该点向圆所作切线的切点所在半径之间的夹角；步骤5、根据上述点的不同位置，获得钢包外围总热流量，对总热流量进行回收。