(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211082957.6 (22)申请日 2022.09.06 (71)申请人 昆明理工大 学 地址 650093 云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人 易兵　张培培　张桂芳　漆鑫　 姜琦　潘哲儒　田楠　冯振华　 (74)专利代理 机构 昆明明润知识产权代理事务 所(普通合伙) 53215 专利代理师 张云 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种感应加热下中间包内夹杂物粒子去除 效果预报方法 (57)摘要 本发明涉及一种感应加热下中间包内夹杂 物粒子去除效果预报方法， 涉及一种电磁冶金及 钢液净化的方法。 本方法可以直观高效地预报中 间包内夹杂物粒子的去除效果。 本发明基于 COMSOL软件提出一种感应加热下中间包内夹杂 物粒子去除效果预报方法， 计算得到中间包内流 场与温度场的分布， 再进一步对夹杂物粒子的去 除进行模拟计算， 得出不同入水口温度下的夹杂 物粒子去除效果。 本发明的方法与实际现场实验 方法相比， 具有科学可靠， 操作简便， 节约成本等 优点， 能够对实际的工厂生产提供理论支持。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 115455688 A 2022.12.09 CN 115455688 A 1.一种感应加热下中间包内夹杂物粒子去除效果预报方法， 其特征在于具体步骤包 括： 步骤一、 打开COMSOL软件， 选择适合的物理场与模拟模型， 物理场选用流体传热与磁场 以及选用湍流物理场中的标准k ‑ε模型， 多物理场耦合模 型选择非等温流动物理场， 并设置 以上模型为稳态求 解； 步骤二、 根据中间包原型尺寸， 内部控流装置位置及尺寸， 感应加热线圈位置及尺寸实 际情况建立中间包感应加热的1:1三维CAD数值模型； 步骤三、 设置边界条件； 步骤四、 设置材 料属性， 包括密度、 动力粘度、 导热系数、 恒压热容、 比热率 参数； 步骤五、 进行网格划分， 并对通道区域进行网格加密处 理； 步骤六、 对求 解器相对容差进行设置； 步骤七、 进行计算， 得 出流场与温度场分布情况； 步骤八、 添加瞬态研究， 物理场选择流体流动颗粒跟踪； 步骤九、 设置 夹杂物粒子参数及物理场边界条件并添加参数化扫描设置； 步骤十、 将步骤 七的计算结果插 入瞬态研究的求 解器； 步骤十一、 进行计算， 得到不同入水口温度夹杂物粒子去除结果并导出。 2.根据权利要求1所述的感应加热下中间包内夹杂物粒子去除效果预报方法， 其特征 在于： 所述步骤五中网格划分采用四面体网格对整个中间包液相域进行网格划分； 通道 区 域通过软件划分模型进行网格加密， 中间包总体网格单 元数为130万个。 3.根据权利要求1所述的感应加热下中间包内夹杂物粒子去除效果预报方法， 其特征 在于： 所述步骤三设置的边界条件具体为： 选取入口和出口的边界条件， 通过流量的计算设 置边界条件的速度大小， 中间包四壁采用无滑 移壁面条件， 将中间包上壁 面设置为对称。 4.根据权利要求1所述的感应加热下中间包内夹杂物粒子去除效果预报方法， 其特征 在于： 所述 步骤六中求 解器相对容差设置为0.0 01。 5.根据权利要求1所述的感应加热下中间包内夹杂物粒子去除效果预报方法， 其特征 在于： 所述步骤十中将步骤七中得到的流场与温度场分布情况计算结果直接作为瞬态计算 的边界条件。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115455688 A 2一种感应加热下 中间包内夹杂物粒子 去除效果预报方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 一种感应加热下 中间包内夹杂物粒子去除效果预报 方法， 涉及一种电 磁冶金及钢液 净化的方法。 本方法可以直观高效地预报中间包内夹杂物粒子的去除效果。 背景技术 [0002]在钢铁连铸工艺中， 特殊钢由于其应用广泛， 且在 应用中对其性能的要求较高， 因 而对特殊钢的冶金质量提出了更高的要求， 其中对其钢 液内夹杂物的控制要更加 严格。 为 满足此要求， 目前在连铸中使用电磁感应技术净化钢液已成为生产高品质特殊钢的必备手 段。 [0003]中间包感应加热技术能够很好的净化钢液有效的去除钢中夹杂物。 在中间包内流 动的钢液中施加电磁加热和净化技术， 能够实现组织调控， 控制温度场和流场、 去除夹杂物 效果。 中间包在正常工作情况下是处于一种高温且半封闭的环境， 很难对其流场与温度场 的分布进行直观的系统研究， 对于夹杂物粒子的去除效果预报也很难直接展现， 通过现场 实际实验的方法将耗费巨大并且不易操作。 专利CN111383718  A描述的是一种 基于Fluent 软件确定中间包等离子加热较优位置的方法， 其方法是基于Flu ent软件模拟 计算了不同等 离子加热装置的位置下中间包内流场与温度场的分布情况， 并未针对夹杂物粒子的相关情 况做出计算与说明； 同时其计算步骤较多， 建模、 计算、 导出结果与后处理需不同软件完成， 使用者须掌握软件 数量较多， 降低了应用的可行性。 专利CN110057864  A描述的是一种钢液 在水口通道内加热过程的模拟装置和方法， 其方法是基于实际物理模型模拟钢水在通道内 加热过程得到最佳的加热时间和加热速率， 其物理模型并未考虑夹杂物粒子的流动特性且 模型较为复杂成本较高， 模拟实验耗时长， 易受外部环境干扰； 专利CN212526043  U描述的 是一种钢液浇注 过程的模拟实验装置， 其方法是基于实际物理模型模拟钢液的浇注过程得 到连铸生产中有利于引流砂去除的中间包结构和连铸工艺参数， 其模型的搭建复杂成本 高， 且只能单一的对引流砂的去除进行模拟， 未对夹杂物粒子的流动特性与去除进行研究。 [0004]综上所述， 当前在冶金技术方面中有关中间包 感应加热净化钢液效果的预报 方法 及设备的相关报道较少， 针对感应加热下中间包内夹杂物去除效果的相关技术研究有待进 一步的拓展。 发明内容 [0005]针对上述现有技术存在的问题及不足， 本发明提供一种感应加热下中间包内夹杂 物粒子去除效果预报方法。 本发明基于C OMSOL软件提出一种感应加热下中间包内夹杂物粒 子去除效果预报方法， 计算得到中间包内流场与温度场的分布， 再进一步对夹杂物粒子的 去除进行模拟计算， 得出不同入水 口温度下 的夹杂物粒子去除效果。 本发明通过以下技术 方案实现。 [0006]一种感应加热 下中间包内夹杂物粒子去除效果预报方法， 其具体步骤 包括： 步骤一、 打开COMSOL软件， 选择适合的物理场与 模拟模型， 物理场选用流体传热与说　明　书 1/4 页 3 CN 115455688 A 3