【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种分析方法，具体涉及一种基于钢流量连铸中间包塞棒头堵塞实时定量分析方法，属于炼钢精炼工艺。
技术介绍
1、塞棒机构是连铸工艺最为常见的控流装置，同时也是连铸结晶器液位控制装置。如图1所示，塞棒控流装置的原理是通过塞棒高度改变塞棒头和上水口之间截面积以控制中间包流入结晶器内钢流量。然而，浇注过程中，钢中非金属夹杂物易在塞棒头黏附，造成塞棒头和上水口之间截面积减小。这破坏了塞棒高度和截面积之间对应关系，导致塞棒控流精度下降。塞棒头堵塞程度决定了塞棒控流精度下降程度。除此之外，随着塞棒头处堵塞程度的加剧，塞棒曲线不断上涨。然而，在钢水冲刷的作用下，黏附在塞棒头处的非金属夹杂物脱落，导致塞棒头和上水口之间截面积瞬间增大。这导致结晶器液位突然暴涨。此时，铸坯极易产生表面纵裂纹。因此，过大的液位波动是恶化铸坯表面质量的重要因素之一。然而，控制塞棒头堵塞的前提条件是塞棒头堵塞程度能够定量分析。目前，仅仅根据塞棒曲线定性判断塞棒头是否发生堵塞。因此，一种基于现场生产数据实时定量描述连铸中间包塞棒头堵塞程度的分析方法十分重要。
2、经检索，中国专利“cn 116237484 b”公开了一种结晶器浸入式水口结瘤、钢液偏流的判断方法，该方法采用小波能量分析法对结晶器窄面区域液位波动数据进行分析，以获得定性描述浸入式水口结瘤和钢液偏流。中国专利“cn 114012053 a”公开了结晶器浸入式水口结瘤堵塞异常状态的判断方法，该方法根据结晶器测温点的温度值以获得等温线图，确定结晶器内钢水的液面位置，检测液面的波动情况，确定结晶
3、通过结瘤堵塞和分析两个关键词进行专利检索，发现上述7个专利。从上述专利可知，其一，结瘤堵塞的专利主要是浸入式水口堵塞问题；其二，前述相关专利多为定性判读堵塞发生；其三，第6个专利和第7个专利分别是离线定量描述浸入式水口和预测堵塞模型。然而，关于塞棒堵塞程度的定量分析，特别是基于生产数据的实时定量分析方法仍未见报道。
技术实现思路
1、本专利技术正是针对现有技术中存在的问题，提供一种基于钢流量连铸中间包塞棒头堵塞实时定量分析方法，该方法可基于现场实时生产数据直接给出连铸中间包塞棒头堵塞程度的定量分析结果。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下，对塞棒堵塞程度的定量分析的前提条件是对该问题的数学描述。首先，无堵塞时，塞棒插入中间包的深度与塞棒和上水口之间的截面积存在一一对应的线性关系。同时，如前所述，塞棒头堵塞最为直观的表现是塞棒头和上水口之间截面积缩小。为了保证中间包进入结晶器内钢液流量，控制系统自动减小塞棒插入深度，以增大截面积。由此可知，塞棒头堵塞导致某一塞棒深度的理论截面积和实际截面积存在差值。据此，本专利技术将连铸中间包塞棒头堵塞率定义为：
3、
4、式中，η是中间包塞棒堵塞率；sa是实际截面积大小；st是理论截面积大小。若某一深度的实际截面积等于理论截面积，则中间包塞棒头堵塞率为0，表明此时塞棒头无堵塞；若某一深度的实际截面积为0，则中间包塞棒头堵塞率为1，表明此时塞棒头完全堵塞。
5、根据式(1)可知，只需获得某一塞棒深度下理论截面积和实际截面积即可得到塞棒堵塞率。如前所述，理论截面积与塞棒深度有一一对应的线性关系，且该线性关系仅塞棒和上水口尺寸相关。同时，浇注时中间包钢液进入结晶器的实际体积流量是塞棒处钢流速和实际截面积的乘积，如式(2)所示。
6、qa＝sa·v (2)
7、式中，qa是实际进入结晶器的体积流量，m3/min；v是通过塞棒头的钢流流速，m/min。
8、如前所述，确定实际进入结晶器的钢液体积流量和通过塞棒头的钢流流速，即可得到某一塞棒深度实际截面积。确定塞棒深度即可得到与之对应的理论截面积。根据式(1)可知，基于理论截面积和实际截面积就可定量描述塞棒头堵塞程度。为了实现上述目的，一种基于钢流量连铸中间包塞棒头堵塞定量分析方法，所述方法包括以下步骤：
9、步骤1：确定塞棒深度和理论截面积线性关系。基于塞棒头和上水口定性尺寸给出塞棒深度和理论截面积之间线性关系。
10、步骤2：确定理论截面积。如前所述，浇注过程中理论截面积取决于塞棒深度。只需确定实际塞棒深度就可获得理论截面积。为此，基于l1实时塞棒深度和前述塞棒深度和理论截面积之间线性关系，确定该塞棒深度下塞棒头和上水口之间理论截面积。
11、步骤3：确定中间包钢液进入结晶器实际体积流量。浇注状态稳定后，钢液在整个连铸机上满足连续性方程。换句话说，塞棒头处钢液体积流量与结晶器内钢液体积流量相等。结晶器内钢液体积流量是结晶器断面尺寸与连铸拉速的乘积。因此，塞棒头处钢液体积流量可表达为：
12、qa＝ssvs (3)
13、式中，ss是结晶器断面面积，m2；vs是连铸拉速，m/min。为此，基于l1实时结晶器断面尺寸和连铸拉速，根据式(3)确定中间包钢液进入结晶器实际体积流量。
14、步骤4：确定塞棒头钢流实际流速。假设中间包表面垂直方向钢液流速为0m/s，以塞棒头部位为计算基准面。同时，中间包内钢液进入结晶器过程中能量变化是势能转变成动能和压损。
15、
16、式中，h是中间包液位深度，m；g是重力加速度，m/s2；ξ是钢流阻力系数。移项整理，塞棒头钢流实际流速可表达为：
17、
18、基于l1实时中间包液位深度，根据式(5)确定塞棒头钢流实际流速。
19、步骤5：确定实际截面积。如前所述，根据式(2)，某一塞棒深度下，实际截面积可表示为钢液实际体积流量与塞棒处钢液实时流速之比。
20、
21、基于步骤3的中间包钢液进入结晶器实际体积流量和步骤4的塞棒头钢流实际流速，根据式(6)确定实际截面积。
22、步骤6：确定塞棒头堵塞率。基于步骤2的理论截面积和步骤5的实际截面积，根据式(1)确定塞棒头实时堵塞率。
23、相对现有技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于钢流量连铸中间包塞棒头堵塞实时定量分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于钢流量连铸中间包塞棒头堵塞实时定量分析方法，其特征在于，所述方法中，
【技术特征摘要】
1.一种基于钢流量连铸中间包塞棒头堵塞实时定量分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
【专利技术属性】
技术研发人员：周业连，宋景欣，苏瑞先，
申请(专利权)人：上海梅山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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