[发明专利]一种倒角型连铸结晶器的物理模拟实验方法及实验系统

权利要求书

1.一种倒角型连铸结晶器的物理模拟实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A：采用透明材料制造直角结晶器、浸入式水口、内壳及多种结构及形状参数不同的倒角棱柱；

步骤B：将一种所述倒角棱柱粘接在所述直角结晶器的直角位置构成倒角结晶器；

步骤C：沿所述倒角结晶器的侧壁竖向设置所述内壳，所述内壳表面为曲面且与所述倒角结晶器的侧壁的距离由上至下逐渐增大，所述内壳背向所述倒角结晶器的侧壁的一面与所述倒角结晶器的侧壁的距离为d，所述内壳上密布有由下至上逐渐增大的孔，所述倒角结晶器的侧壁下端设置有排水口，所述排水口的排水量满足Q=[(A+B+C)×D-(4/3)D²]×V，其中，A为所述倒角结晶器的宽面的长度，B为所述倒角结晶器的窄面的长度，C为所述倒角结晶器的倒角面的长度，D为排水口处所述内壳背向所述倒角结晶器的侧壁的一面与所述倒角结晶器的侧壁的距离，V为拉坯速度；

步骤D：通过所述浸入式水口向所述倒角结晶器内注水，并使用塞棒向水中加入有色流体；

步骤E：拍摄所述倒角结晶器的注水过程并记录所述倒角结晶器内的上回流区及下回流区的形状、位置以及冲击深度，采用波动测量装置测量所述倒角结晶器内水面的波高;

步骤F：向所述倒角结晶器内添加混合油，待液面稳定预设时间之后记录所述倒角结晶器内液面一分钟内的卷渣次数，基于拍摄的画面记录同一时刻时所述倒角结晶器内混合油膜的最大厚度与最小之差、裸露距离及渣层分布状况；

步骤G：清洗所述倒角结晶器后更换另一种倒角棱柱并重复步骤B至步骤F直到需要进行实验的倒角棱柱均被使用过为止。

2.如权利要求1所述的倒角型连铸结晶器的物理模拟实验方法，其特征在于，所述倒角棱柱的结构包括圆角倒角结构、单棱边倒角结构以及多棱边倒角。

3.如权利要求1所述的倒角型连铸结晶器的物理模拟实验方法，其特征在于，所述倒角棱柱的形状参数包括与所述直角结晶器的窄面的接触长度a及夹角α，与所述直角结晶器的宽面的接触长度b及夹角β。

4.如权利要求1所述的倒角型连铸结晶器的物理模拟实验方法，其特征在于，所述采用波动测量装置测量所述倒角结晶器内水面的波高包括：

分别测量所述倒角结晶器的倒角处、窄面处、浸入式水口处及沿宽面方向距离窄面四分之一个宽面长度处的波高。

5.如权利要求1-4任一项所述的倒角型连铸结晶器的物理模拟实验方法，其特征在于，所述混合油的粘度为0.1~0.2 Pa·s。

6.一种倒角型连铸结晶器的物理模拟实验系统，其特征在于，包括采用透明材料制造的直角结晶器、内壳、多种结构及形状参数不同的倒角棱柱、浸入式水口、塞棒、图像采集装置、波动测量装置、计数器及图像分析装置，其中：

所述多种结构及形状参数不同的倒角棱柱用于粘接在所述直角结晶器的直角位置形成多种具有不同倒角结构的倒角结晶器；

所述内壳沿所述倒角结晶器的侧壁竖向设置，所述内壳表面为曲面且与所述倒角结晶器的侧壁的距离由上至下逐渐增大，所述内壳背向所述倒角结晶器的侧壁的一面与所述倒角结晶器的侧壁的距离为d，所述内壳上密布有由下至上逐渐增大的孔，所述倒角结晶器的侧壁下端设置有排水口，所述排水口的排水量满足Q=[(A+B+C)×D-(4/3)D²]×V，其中，A为所述倒角结晶器的宽面的长度，B为所述倒角结晶器的窄面的长度，C为所述倒角结晶器的倒角面的长度，D为排水口处所述内壳背向所述倒角结晶器的侧壁的一面与所述倒角结晶器的侧壁的距离，V为拉坯速度；

所述塞棒用于在通过所述浸入式水口向所述倒角结晶器内注水时向水中加入有色流体；

所述图像采集装置用于拍摄所述倒角结晶器的注水过程并记录所述倒角结晶器内的上回流区及下回流区的形状、位置以及冲击深度；

所述波动测量装置用于测量所述倒角结晶器内水面的波高；

所述计数器用于向所述倒角结晶器内添加混合油且待液面稳定预设时间之后记录所述倒角结晶器内液面一分钟内的卷渣次数；

所述图像分析装置用于基于拍摄的画面记录同一时刻时所述倒角结晶器内混合油膜的最大厚度与最小之差、裸露距离及渣层分布状况。

7.如权利要求6所述的倒角型连铸结晶器的物理模拟实验系统，其特征在于，所述倒角棱柱的结构包括圆角倒角结构、单棱边倒角结构以及多棱边倒角。