[发明专利]一种测量连铸结晶器内保护渣渣膜热阻的方法

摘要

本发明提供一种测量连铸结晶器内保护渣渣膜热阻的方法，用于研究渗入连铸结晶器与坯壳之间保护渣的传热性能。本发明提供的方法，基于实验室小型连铸实验，结合连铸过程中的实际工况条件，解决了保护渣渣膜热阻难以准确测量的问题。

主权项

1.一种测量连铸结晶器内保护渣渣膜热阻方法，其特征在于，该方法的步骤如下：步骤1基于实验室小型连铸实验模拟工厂钢铁连铸过程；步骤2温度采集器实时采集结晶器内的热电偶测量的温度数据，步骤3将采集好的温度数据代入二维瞬态热传导反问题数学模型中，计算通过结晶器热面各点在不同时间点的热流密度集合q_int和结晶器热面各点在不同时间点的温度集合T_mld；步骤4实验结束后，首先得出结晶器热面的三维数字模型图；然后再测量结晶器内气隙层形貌并绘制出带有渣膜的凝固坯壳和气隙层的三维数字模型图，将带有渣膜的凝固坯壳的渣膜去掉后再次扫描、绘制出坯壳的三维数字模型图，使其与带有渣膜的凝固坯壳和气隙层的三维数字模型图以及结晶器热面的三维数字模型叠加从而得到渣膜的三维数字模型图，同时得出气隙层的三维数字模型图；步骤5通过带有渣膜的凝固坯壳和气隙层的三维数字模型图、气隙层的三维数字模型图、渣膜的三维数字模型图、坯壳的三维数字模型图、结晶器热面的三维数字模型；计算出垂直于拉坯方向所有平面上坯壳厚度的集合d_s、计算出垂直于拉坯方向所有平面上气隙厚度的集合d_g；然后利用结晶器热面各点在不同时间点的热流密度集合q_int、结晶器热面各点在不同时间点的温度集合T_mld、所用钢液的凝固温度T_s、钢液的传热系数λ_s、气隙层的传热系数λ_q计算得出渣膜‑坯壳界面的温度数据集合T_ms、渣膜气隙界面的温度数据集合T_mg、渣膜层垂直于拉坯方向所有平面的热阻数据集合R_m和渣膜层垂直于拉坯方向所有平面的热流数据集合q_m；其过程如下：采用传热数学模型计算待计算面的R*_m，所述传热模型为：公式(1)中R*_m为待计算渣膜层面的热阻数据集合，为R_m的子集；所述R_m为渣膜层垂直于拉坯方向上所有平面的热阻数据集合；将所有的待计算渣膜层面的热阻数据集合构成一个大集合，即为所述的R_m；所述待计算渣膜层面垂直于拉坯方向；T*_ms为待计算渣膜层面与其对应坯壳层面的界面处的温度数据集合；其为T_ms的子集；与待计算渣膜层面对应的坯壳层面垂直于拉坯方向；所有的T*_ms构成一个大集合，即为所述的T_ms；T*_mg为待计算渣膜层面所对应气隙层面的温度数据集合；其为T_mg的子集；与待计算面渣膜层面对应的气隙层面垂直于拉坯方向；所有的T*_mg构成一个大集合，即为所述的T_mg；q*_m为待计算渣膜层面的热流密度；其为q_m的子集；根据热力学第一定律：q*_m＝q*_int＝q*_s＝q*_g                          (2)q*_s为通过待计算渣膜层面所对应坯壳层各点的热流密度集合；q*_g为通过待计算渣膜层面所对应气隙层各点的热流密度集合；q*_int此时为已知量，其为待计算平面所对应的结晶器热面不同时间点的热流密度集合，其为q_int的子集；公式(1)中T*_ms的表达式为：T*_ms＝T_s‑q*_s·R*_s                         (3)其中T_s为实验所用钢液的凝固温度，为已知量；R^*_s＝d*_s/λ_s(4)R*_s为待计算渣膜层面所对应坯壳层各点的热阻，d*_s为待计算渣膜层面所对应坯壳层沿垂直于拉坯方向的坯壳厚度，为已知量；λs为实验所用钢液的的导热系数，为已知量；T*_mg的表达式为：T*_mg＝T*_mld–q*_g·R*_g                         (5)R^*_g＝d*_g/λ_g                            (6)R*_g为待计算渣膜层面所对应气隙层的热阻，d*_g为待计算渣膜层面所对应气隙层沿垂直于拉坯方向的厚度；λg为待计算渣膜层面所对应气隙层的传热系数，为已知量；T*_mld为结晶器表面温度；联立公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)，求解出待计算渣膜层垂直于拉坯方向的热阻数据R*_m、q*_m；将所有的待计算渣膜层面的热阻数据集合构成一个大集合，即为所述的R_m；将所有的待计算渣膜层面的q*_m构成一个大集合，即为所述的q_m。