[发明专利]一种测量连铸结晶器内保护渣与结晶器界面热阻的方法

摘要

本发明涉及一种测量连铸结晶器内保护渣与结晶器界面热阻的方法，属于钢铁冶金连铸技术领域。本发明基于实验室小型连铸实验模拟工厂钢铁连铸过程；采集结晶器内的热电偶测量的温度数据，并传给数据处理设备，数据处理设备将采集好的温度数据代入结晶器传热数学模型，实时计算通过结晶器热面各点的热流密度qint和结晶器热面各点的温度Tmld；接着反算出坯壳表面沿拉坯方向分布的温度Tsh并测得沿拉坯方向不同位置保护渣渣膜厚度dm；然后再测量保护渣的结晶温度Tsol；并将所得参数代入传热模型得到保护渣与结晶器界面热阻Rint。本发明能实时监测，所得结果科学精确，便于大规模的工业化应用。

主权项

一种测量连铸结晶器内保护渣与结晶器界面热阻的方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一基于实验室小型连铸实验模拟工厂钢铁连铸过程；采集结晶器内的热电偶测量的温度数据，并传给数据处理设备；步骤二数据处理设备将采集好的温度数据代入结晶器传热数学模型，实时计算通过结晶器热面各点的热流密度qint和结晶器热面各点的温度Tmld；步骤三切取实验后初始凝固坯壳并测量出坯壳沿拉坯方向的厚度，利用坯壳厚度、钢水浇铸温度和钢水的密度，利用凝固反问题算法Levenberg‑Marquardt method来求解坯壳表面沿拉坯方向分布的温度Tsh；步骤四切取实验后完全凝固的保护渣渣膜测量沿拉坯方向不同位置保护渣渣膜厚度dm；所述保护渣渣膜为，在钢液凝固收缩成坯壳后，液态保护渣渗入坯壳与结晶器之间的空隙冷却凝固后的渣膜；所述渣膜厚度dm为沿拉坯方向，不同位置保护渣渣膜厚度的数据集合；步骤五通过SHTT实验，测得保护渣的结晶温度Tsol；步骤六将结晶器热流密度qint、结晶器表面温度Tmld、坯壳表面温度Tsh、保护渣结晶温度Tsol和保护渣渣膜厚度dm代入传热模型得到保护渣与结晶器界面热阻Rint；所述传热模型如下：Rint＝Rtot‑(Rl+Rs)           (1)公式(1)中保护渣与结晶器界面热阻Rint等于坯壳表面与结晶器热面之间总热阻减去保护渣渣膜的总热阻，即固态渣膜热阻Rs和液态渣膜热阻Rl；其中Rtot为结晶器/铸坯之间的总热阻；其表达式为液态渣膜热阻Rl由公式(3)求得，公式(4)中ke为固态渣膜表观导热系数，ds则需要公式(5)、公式(6)和公式(7)联立求解其中Rlc为液态保护渣传导热阻，1/hlr为液态保护渣辐射热阻，ksl为液态渣导热系数，εsh为铸坯的发射率，εcry为结晶态保护渣发射率，m为反射因子，σB为Stefan‑Boltzmann常数；其中ke、ksl、εsh、εcry、m、σB均为保护渣的传热物性参数；为已知参数；ds为固态保护渣渣膜厚度。