[发明专利]确定连铸混浇过程的混浇率和时间的实验方法

权利要求书

1.一种确定连铸混浇过程的混浇率和时间的实验方法，其特征在于，所述实验方法步骤如下：1)、实验原理分析；2)模拟的理论依据分析；3)相似准数的确定；4)研究方法；5)数据处理方法；6)实验装置选择；7)实验方案的确定；8)确定实验需求方的实验参数；9)得出实验结果，混浇模型的建立。

2.根据权利要求1所述的确定连铸混浇过程的混浇率和时间的实验方法，其特征在于，所述步骤1)、实验原理分析，物理模拟即利用与原型的过程机理相等、单值相似和相似准数相等，则模拟结果相等的原理，建立起来的用物理模型模拟原型的物理过程。

3.根据权利要求1所述的确定连铸混浇过程的混浇率和时间的实验方法，其特征在于，所述步骤2)模拟的理论依据分析如下：影响本课题的物理量有：

现从以上六个物理量中，选取三个物理量作为基本量纲的代表，这三个物理量在量纲上是独立的，即其中任何一个物理量都不能从其它三个物理量中推导出来，或者说这三个物理量不能组成一个无量纲的准数；本实验选取压力、密度、粘度作为三个基本量纲的代表；

在这三个量纲以外的物理量纲中，每次用一个物理量，连同这三个物理量组成一个无量纲的，由此可以写出三个，根据相似准数的量纲为零的性质，由此可以得到以下准数：

付鲁德准数：

雷诺准数：

欧拉准数：

4.根据权利要求2所述的确定连铸混浇过程的混浇率和时间的实验方法，其特征在于，所述步骤3)相似准数的确定如下：

由Fr_m＝Fr_s得：

设c_l＝l_m/l_s＝λ

则速度比：c_ν＝ν_m/ν_s＝λ^0.5(5)

流量比：c_Q＝Q_m/Q_s＝λ^2.5(6)

时间比：

另外由相似模化的特性，同处于第二自模化区时雷诺准数相同以及欧拉准数为非定性准数，故均可以不考虑。

5.根据权利要求2或3所述的确定连铸混浇过程的混浇率和时间的实验方法，其特征在于，所述步骤4)研究方法具体如下：首先将一定量的清水注入中间包内，然后每次均加入同比例的饱和盐溶液并与中间包内的清水充分混匀；其次，同时打开钢包长水口和中间包出水口，按照一定的流量进行浇铸，并采用计算机采集中间包内盐溶液的浓度变化；因为钢包刚打开时流入量中间包的流量大于中间包流出的流量，导致中间包液面会缓慢上升；当中间包液面达到正常工作液位时，调节钢包长水口流量，使中间包流入的流量与中间包水口流出的流量相同，此时中间包液面保持在正常工作液面不变；此过程持续20-40分钟，直到中间包出口处食盐水的浓度不再变化时实验结束；中间包出水口的浓度信号是通过安装在中间包出水口的电导电极检测的；另外，为了实验的准确，每次实验都确保中间包内的盐水浓度一致。

6.根据权利要求2或3所述的确定连铸混浇过程的混浇率和时间的实验方法，其特征在于，所述步骤5)数据处理方法如下：水模拟实验中做了如下假设：①假设前后两种钢种除元素浓度不同外，其他所有性质都相同；②忽略浓度差造成的钢水中各成分的扩散；因此，所有元素的混合现象大致相同，可以用公式(8)所示的无量纲浓度来表征各种成分的混合程度。

式(8)中F(t)为钢水中给定元素的浓度，新旧钢种中该元素的实际浓度分别用F_new、F_old来表示。在这个定义中，无量纲浓度大于等于0且小于等于1；

模拟不同钢水进行异钢种连浇实验中，采取清水与一定浓度的食盐水溶液来代替不同的钢种；测得清水的电导率为P1，食盐水电导率为P2，连浇过程中任一时刻的电导率为P；设进行异钢种连浇实验室时，前一炉钢种食盐水的浓度为C1，后一炉钢种该元素的浓度为C2，连浇过程中任一时刻的食盐水浓度为C；由于电导率与食盐水浓度存在一定的线性关系，因此可以用无量纲电导率来表示无量纲浓度(混合率)，如式(9)所示：

上述混合率的计算指的是新钢水的混合率，而此时旧钢水的混合率应为：