申请/专利权人：北京科技大学;北方工业大学

申请日：2023-07-31

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN117236205B

主分类号：G06F30/28

分类号：G06F30/28;G06F30/10;G06F17/11;G06Q10/04;G06Q50/04;G06F119/14;G06F113/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2024.01.02#实质审查的生效;2023.12.15#公开

摘要：本发明属于高品质钢冶炼技术领域，涉及一种预测钢液精炼过程中夹杂物上浮时间的方法及系统。该方法具体包括步骤为：预测钢液精炼过程中的宏观多相流场；将夹杂物均匀随机地注入到精炼过程的多相流场；确定夹杂物的捕获条件；计算多相流场中夹杂物的运动轨迹；通过对比夹杂物运动轨迹和捕获条件，输出捕获的夹杂物信息；通过分析捕获夹杂物信息，得到平均上浮时间、去除率与上浮时间的关系以及完全上浮时间。该方法不仅考虑了夹杂物的自身物性和尺寸，而且还与精炼工艺以及精炼过程的流场密切相关，其计算结果可以为定量化评价和优化精炼工艺及其参数提供理论依据；也可以为现场生产提供科学指导，确定精炼时间，优化生产实践。

主权项：1.一种预测钢液精炼过程中夹杂物上浮时间的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：获取钢液精炼工艺参数，并预测钢液精炼过程中的宏观多相流场；具体步骤为：S1.1确定钢液精炼工艺：S1.2获取工艺参数和操作参数；S1.3确定钢液、精炼渣、空气和氩气的物相的物性参数；S1.4建立钢液精炼过程中的多相流模型，且在所述多相流模型中至少应包含钢液相和精炼渣相；S1.5求解多相流模型，从而计算获得钢液精炼过程中的宏观多相流场，流场数据至少应包含速度、湍动能及其耗散率，以及钢液相和渣相的体积分数；S2：根据S1计算得到多相流场，将夹杂物均匀随机地注入到钢液中；具体步骤为：S2.1读取钢液精炼过程中的宏观多相流场中钢液相的具体区域；S2.2确定注入钢液相中的夹杂物的密度和直径；S2.3确定注入钢液相中的夹杂物数量N，N的取值范围为：104N105；S2.4将夹杂物随机均匀注入到宏观多相流场中钢液相内，并将此时刻即为初始时刻，t0＝0S3：确定S2注入到多相流场中夹杂物的捕获条件；S4：计算S2注入到多相流场中夹杂物的运动轨迹；具体步骤为：S4.1以S2.4夹杂物在钢液相中的随机均匀分布为初始条件，计算夹杂物在钢液精炼多相流场中的运动轨迹；S4.2夹杂物运动轨迹采用离散相模型来进行计算，在离散相模型中，夹杂物的运动方程由牛顿第二定律来表述，通过夹杂物收到的重力、浮力、曳力、虚拟质量力和压力梯度力来求解其加速度，同时在夹杂物的运动方程中，钢液精炼过程湍流的影响由随机游走模型描述；S4.3通过对S4.2求解的夹杂物加速度沿时间进行积分得到其速度；S4.4通过对S4.3求解的夹杂物运动速度沿时间进行积分，得到夹杂物的位置，夹杂物在不同时刻的位置连线即为其运动轨迹；S5：如果S4计算的夹杂物运动轨迹满足S3的夹杂物捕获条件，则输出捕获的夹杂物信息，同时移除该夹杂物；具体步骤为：S5.1读取由S4.4计算的夹杂物位置处渣相的体积分数；S5.2将S5.1读取的渣相体积分数与S3确定的渣相体积分数进行比较；S5.3如果S5.1读取的渣相体积分数≤0.5，则夹杂物将进入下一时间步长，如果读取的渣相体积分数＞0.5，则认为夹杂物被精炼渣捕获，该时刻即为该夹杂物的上浮时间，记为t；S5.5对于被精炼渣捕获的夹杂物，记录并输出其相关信息，包含夹杂物初始位置，夹杂物捕获位置，夹杂物上浮时间；S5.6将被精炼渣捕获的夹杂物从计算域中移除；S6：对S5输出的夹杂物信息进行分析，得到平均上浮时间、去除率与上浮时间的关系以及完全上浮时间；具体步骤为：S6.1对注入的所有夹杂物的上浮时间进行算数平均，得到平均上浮时间tave，具体公式如下： 式中：N为注入钢液相中夹杂物的数量，ti为第i个夹杂物的上浮时间；S6.2当夹杂物的去除率为m％时，记M＝N×m％；S6.3将所有夹杂物上浮时间由小到大进行排列，得到序列Row；S6.4去除率为m％时所对应的上浮时间tm％为序列Row的第M个值，即：tm％＝Row[M]；S6.5由于计算过程湍流影响的随机性，规定完全上浮时间tal为去除率为99％时所对应的上浮时间，即：tal＝t99％。

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权利要求：

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