[发明专利]一种多流连铸中间包内流场流动特性的分析方法

说明书

本发明涉及一种多流连铸中间包内流场流动特性的分析方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：采用刺激‑响应法，获得N流连铸中间包各流无因次停留时间密度分布函数(RTD)曲线；步骤2：基于中间包各流无因次RTD曲线，采用下式计算得到N流中间包总体无因次RTD曲线；步骤3：基于中间包总体无因次RTD曲线，采用下式计算得到总体停留时间分布密度函数的标准差；步骤4：基于总体停留时间分布密度函数(RTD曲线)的标准差，采用下式计算得到中间包内活塞区体积分数(V_p)；V_p＝1‑σ；步骤5：基于总体无因次RTD曲线，采用下式计算得到中间包内死区体积分数(V_d)；步骤6：基于中间包活塞区和死区体积分数，采用下式计算得到活塞区体积分数(V_m)；V_m＝1‑V_p‑V_d。

技术领域

本发明涉及一种分析方法，具体涉及一种多流连铸中间包内流场流动特性的分析方法，属于中间包冶金技术领域。

背景技术

连铸中间包位于钢包和结晶器之间，作为钢水进入结晶器之前的最后一个耐火材料容器，在控制浇铸钢水洁净度方面起着至关重要的作用。合理的中间包流场是实现其各项冶金功能的基础，也是连铸生产节奏稳定的前提条件之一。因此，中间包流场流动特性分析方法的合理性就显得尤为重要。

基于中间包内流体流动特性的特点，整个中间包流体区可分为活塞区(V_p)、混合区(V_m)以及死区(V_d)。中间包内流场流动特性的分析便是计算各区体积分数。目前，多流中间包流场流动特性的分析方法主要有并联模型和总体分析法。其中，采用并联模型分析流数较多(大于3流)的中间包流场时，容易出现死区体积分数为负的情况。这严重违背了实际情况。同时，采用总体分析法确定的多流中间包流场最小响应时间明显偏小，尤其是中间包各流最小响应差异较大的情况下更为严重。这导致采用该方法计算得到的活塞区体积分数明显小于实际多流中间包内活塞区的体积分数。

经检索，目前尚未有专利涉及多流连铸中间包流动特性的分析方法。检索文献发现，目前介绍多流中间包流场的分析方法的论文主要有：(1)郑淑国和朱苗勇在《金属学报》2005第41卷第10期发表的“多流连铸中间包内钢液流动特性的分析模型”；(2)雷洪，赵岩，鲍家琳等在《金属学报》2010年第46卷第9期发表的“多流连铸中间包停留时间分布曲线总体分析方法”；(3)朱明妹，文光华，唐萍等在《过程工程学报》2008年增刊第1期发表的“多流中间包内流体流动模式的分析方法”。然而，上述分析方法均采用最小响应时间作为计算中间包内活塞区体积分数的参数。因此，目前尚未有采用无因次停留时间密度分布函数标准差计算多流中间包内活塞区体积分数的分析方法。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种多流连铸中间包内流场流动特性的分析方法，该技术方案可精确地分析多流中间包流场的流动特性，从而为设计和优化中间包内部结构提供理论支撑。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种多流连铸中间包内流场流动特性的分析方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：采用刺激-响应法，获得N流连铸中间包各流无因次停留时间密度分布函数(RTD)曲线；

步骤2：基于中间包各流无因次RTD曲线，采用下式计算得到N流中间包总体无因次RTD曲线；

式中，E(θ)是总体停留时间分布密度函数，E_i(θ)是各流停留时间分布密度函数；

步骤3：基于中间包总体无因次RTD曲线，采用下式计算得到总体停留时间分布密度函数的标准差；