基于热电偶实测温度的结晶器铜板温度分布预测方法技术

本发明专利技术提供一种基于热电偶实测温度的结晶器铜板温度分布预测方法，通过获取结晶器铜板的实时温度、结晶器铜板几何参数和结晶器工艺参数；并根据结晶器铜板几何参数和结晶器工艺参数，建立结晶器铜板传热模型；利用结晶器铜板的实时温度，对结晶器铜板传热模型进行数值求解铜板温度场反问题，获取铜板的温度分布；根据铜板的温度分布，监测结晶器铜板的运行状态，并根据所述运行状态进行粘结漏钢预判。本发明专利技术可以精确实时地预测结晶器铜板温度分布以及热流分布，并对温度分布以及热流分布结果进行可视化，有助于精确并且直观地了解结晶器铜板的热状态，进而为分析结晶器传热、铸坯凝固的特性以及连铸坯质量预测提供可靠的数据。数据。数据。

【技术实现步骤摘要】
基于热电偶实测温度的结晶器铜板温度分布预测方法


[0001]本专利技术涉及冶金
，具体说，涉及一种基于热电偶实测温度的结晶器铜板温度分布预测方法。

技术介绍

[0002]连铸生产中，结晶器铜板与铸坯间的传热状况对于铸坯的表面质量具有重要的影响，实时、准确了解结晶器传热与铸坯凝固的特性对漏钢预报、铸坯表面质量的预测都具有重要意义。结晶器铜板热面上的温度和热流率变化是粘结漏钢的重要标志，因此如何在线快速计算结晶器铜板受热表面热流和温度成为一个研究热点。由于检测手段的局限性，实际生产中结晶器内的热流分布和凝固的状态很难通过实验获得，数值模拟便成为了研究结晶器传热与铸坯凝固的重要手段。
[0003]现有技术中，对理想状态下的结晶器传热行为及铸坯凝固状态的模拟研究对连铸工艺的改进起到了重要作用；比如，通过对板坯热流进行研究，得出结晶器内瞬时热流与钢水停留时间的关系：
[0004]其中A、B为常数，t为时间；
[0005]但是，存在弊端为，经验热流公式仅给出了沿结晶器高度方向的热流变化，不能反映实际生产中结晶器横向热流的变化以及传热的非对称状态，在模拟针对实测数据的结晶器传热行为时存在很大的限制。在实际连铸生产过程中，铸坯和结晶器之间间隙保护渣的不均匀流入、冷却水的局部沸腾以及结晶器在铸机上的安装状态等等，使结晶器传热非常复杂，并且常常偏离理想状态(如温度、热流分布不对称，坯壳厚度不均匀，结晶器发生不对称变形，坯壳发生粘结等)。因此，理想的模拟计算不能满足实际生产过程中结晶器检测和铸坯质量预报的需要。
[0006]因此，亟需一种能够满足实际连铸生产过程中的结晶器检测和铸坯质量预报的需要的结晶器铜板温度分布预测方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于，提供一种基于热电偶实测温度的结晶器铜板温度分布预测方法，以解决现有技术中存在的至少一个问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于热电偶实测温度的结晶器铜板温度分布预测方法，方法包括：获取结晶器铜板的实时温度、结晶器铜板几何参数和结晶器工艺参数；并根据结晶器铜板几何参数和结晶器工艺参数，建立结晶器铜板传热模型；
[0009]利用结晶器铜板的实时温度，对结晶器铜板传热模型进行数值求解铜板温度场反问题，获取铜板的温度分布；
[0010]根据铜板的温度分布，监测结晶器铜板的运行状态，并根据所述运行状态进行粘结漏钢预判。
[0011]进一步，优选的方法为，根据结晶器铜板几何参数和结晶器工艺参数，建立结晶器
铜板传热模型的方法包括，
[0012]根据结晶器铜板几何参数和结晶器工艺参数，建立结晶器铜板几何模型；其中，结晶器铜板几何参数包括铜板宽度、铜板厚度、铜板高度、水缝数量、水缝的深度、水缝宽度、水缝长度、水缝在铜板中的起始端位置和末端位置；结晶器工艺参数包括结晶器冷却水入口温度、出口温度、环境温度、液位高度和弯月面到结晶器出口的距离；
[0013]对结晶器铜板几何模型进行网格单位体划分，将与铸坯接触的铜板边界面作为第二类边界条件；
[0014]基于构造的目标函数根据传热反问题理论反算求解，对铜板几何模型的第二类边界条件进行确定，即获得结晶器铜板传热模型。
[0015]进一步，优选的方法为，基于构造的目标函数根据传热反问题理论反算求解，对结晶器铜板几何模型的第二类边界条件进行确定的方法包括，
[0016]设定反演参数初始值和目标函数，基于所述反演参数初始值和目标函数对结晶器铜板传热模型进行数值求解铜板温度场正问题，直至目标函数满足迭代终止条件；
[0017]获取目标函数满足迭代终止条件时的反演参数以及边界条件，将所获取的边界条件作为述铜板几何模型的第二类边界条件。
[0018]进一步，优选的方法为，设定反演参数初始值和目标函数，采用有限体积法对结晶器铜板传热模型进行数值求解铜板温度场正问题，直至目标函数满足迭代终止条件的方法，包括，
[0019]假定铜板初始温度和铜板热面热流初步分布，计算得到铜板温度场，构造目标函数；目标函数为：
[0020]其中，T
ic
(1,2,3,
…
,p)为测量温度值，q为热流分布参数T
is
(q)为根据热流分布参数q计算得到的测点处温度值；
[0021]求目标函数的最小值，对目标函数关于变量热流分布参数求导等于0；
[0022]当目标函数在迭代点梯度充分小时，停止迭代，计算收敛。
[0023]进一步，优选的方法为，对结晶器铜板几何模型进行网格单位体划分，还包括，
[0024]将两个网格单位体的公共面作为内部面，并将0作为内部面的边界面类型编号；
[0025]将1作为第二类边界条件的边界面类型编号；其中，第二类边界条件为给定铸坯与结晶器界面间的热流密度的形式；
[0026]将冷却水接触的铜板边界面作为第三类边界条件，并将2作为第三类边界条件的边界面类型编号；其中，第三类边界条件为给定铸坯与结晶器界面间的传热系数的形式；
[0027]将结晶器铜板几何模型中除去内部面、第二类边界条件和第三类边界条件之外的边界面作为绝热面，并将3作为绝热面的边界面类型编号。
[0028]进一步，优选的方法为，通过采用有限体积法进行数值求解传热方程实现对结晶器铜板传热模型进行数值求解铜板温度场正问题；
[0029]传热方程为：
[0030][0031]其中，ρ为密度，C
p
为比热，T为温度，t为时间，λ为导热系数。
[0032]进一步，优选的方法为，还包括，
[0033]利用结晶器铜板的热流分布，并根据结晶器铜板的热流分布预估铸坯坯壳厚度以及判定结晶器铜板的横向传热是否均匀。
[0034]本专利技术还包括基于热电偶实测温度的结晶器铜板温度分布预测系统，系统包括，
[0035]传热模型建立模块，用于获取结晶器铜板的实时温度、结晶器铜板几何参数和结晶器工艺参数；并根据结晶器铜板几何参数和结晶器工艺参数，建立结晶器铜板传热模型；
[0036]温度分布获取模块，用于利用结晶器铜板的实时温度，对结晶器铜板传热模型进行数值求解铜板温度场正问题，获取铜板的温度分布；
[0037]预测模块，用于根据铜板的温度分布，监测结晶器铜板的运行状态，并根据所述运行状态进行粘结漏钢预判。
[0038]为了解决上述问题，一种电子设备，所述电子设备包括至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上述的基于热电偶实测温度的结晶器铜板温度分布预测方法中的步骤。
[0039]本专利技术还保护一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述的基于热电偶实测温度的结晶器铜板温度分布预测方法。
[0040]如上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热电偶实测温度的结晶器铜板温度分布预测方法，其特征在于，方法包括：获取结晶器铜板的实时温度、结晶器铜板几何参数和结晶器工艺参数；并根据结晶器铜板几何参数和结晶器工艺参数，建立结晶器铜板传热模型；利用所述结晶器铜板的实时温度，对所述结晶器铜板传热模型进行数值求解铜板温度场反问题，获取铜板的温度分布；根据所述铜板的温度分布，监测结晶器铜板的运行状态，并根据所述运行状态进行粘结漏钢预判。2.根据权利要求1所述的基于热电偶实测温度的结晶器铜板温度分布预测方法，其特征在于，根据结晶器铜板几何参数和结晶器工艺参数，建立结晶器铜板传热模型的方法包括，根据结晶器铜板几何参数和结晶器工艺参数，建立结晶器铜板几何模型；其中，所述结晶器铜板几何参数包括铜板宽度、铜板厚度、铜板高度、水缝数量、水缝的深度、水缝宽度、水缝长度、水缝在铜板中的起始端位置和末端位置；所述结晶器工艺参数包括结晶器冷却水入口温度、出口温度、环境温度、液位高度和弯月面到结晶器出口的距离；对所述结晶器铜板几何模型进行网格单位体划分，将与铸坯接触的铜板边界面作为第二类边界条件；基于构造的目标函数根据传热反问题理论反算求解，对所述结晶器铜板几何模型的第二类边界条件进行确定，即获得结晶器铜板传热模型。3.根据权利要求2所述的基于热电偶实测温度的结晶器铜板温度分布预测方法，其特征在于，基于构造的目标函数根据传热反问题理论反算求解，对所述铜板几何模型的第二类边界条件进行确定的方法包括，设定反演参数初始值和目标函数，基于所述反演参数初始值和目标函数对所述结晶器铜板传热模型进行数值求解铜板温度场正问题，直至所述目标函数满足迭代终止条件；获取目标函数满足迭代终止条件时的反演参数以及边界条件，将所获取的边界条件作为述铜板几何模型的第二类边界条件。4.根据权利要求3所述的基于热电偶实测温度的结晶器铜板温度分布预测方法，其特征在于，设定反演参数初始值和目标函数，采用有限体积法基于所述反演参数初始值和目标函数对所述结晶器铜板传热模型进行数值求解铜板温度场正问题，直至目标函数满足迭代终止条件的方法，包括，假定铜板初始温度和铜板热面热流初步分布，计算得到铜板温度场，构造目标函数；所述目标函数为：其中，T
ic
(1,2,3,
…
,p)为测量温度值，q为热流分布参数T
is
(q)为根据热流分布参数q计算得到的测点处温度值；求目标函数的最小值，对目标函数关于变量热流分布参数求...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪赛珍，
申请(专利权)人：中冶南方连铸技术工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：