[發(fā)明專(zhuān)利]確定連鑄混澆過(guò)程的混澆率和時(shí)間的實(shí)驗(yàn)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610203992.7
• 申請(qǐng)日: 2016-04-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107282906A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒世文;陳開(kāi)義
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京梅山冶金發(fā)展有限公司;上海梅山鋼鐵股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B22D11/18
• 分類(lèi)號(hào): B22D11/18
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專(zhuān)利代理有限公司32206
• 代理人: 杜靜靜

1.一種確定連鑄混澆過(guò)程的混澆率和時(shí)間的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)方法步驟如下：1)、實(shí)驗(yàn)原理分析；2)模擬的理論依據(jù)分析；3)相似準(zhǔn)數(shù)的確定；4)研究方法；5)數(shù)據(jù)處理方法；6)實(shí)驗(yàn)裝置選擇；7)實(shí)驗(yàn)方案的確定；8)確定實(shí)驗(yàn)需求方的實(shí)驗(yàn)參數(shù)；9)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，混澆模型的建立。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定連鑄混澆過(guò)程的混澆率和時(shí)間的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟1)、實(shí)驗(yàn)原理分析，物理模擬即利用與原型的過(guò)程機(jī)理相等、單值相似和相似準(zhǔn)數(shù)相等，則模擬結(jié)果相等的原理，建立起來(lái)的用物理模型模擬原型的物理過(guò)程。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定連鑄混澆過(guò)程的混澆率和時(shí)間的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟2)模擬的理論依據(jù)分析如下：影響本課題的物理量有：

現(xiàn)從以上六個(gè)物理量中，選取三個(gè)物理量作為基本量綱的代表，這三個(gè)物理量在量綱上是獨(dú)立的，即其中任何一個(gè)物理量都不能從其它三個(gè)物理量中推導(dǎo)出來(lái)，或者說(shuō)這三個(gè)物理量不能組成一個(gè)無(wú)量綱的準(zhǔn)數(shù)；本實(shí)驗(yàn)選取壓力、密度、粘度作為三個(gè)基本量綱的代表；

在這三個(gè)量綱以外的物理量綱中，每次用一個(gè)物理量，連同這三個(gè)物理量組成一個(gè)無(wú)量綱的，由此可以寫(xiě)出三個(gè)，根據(jù)相似準(zhǔn)數(shù)的量綱為零的性質(zhì)，由此可以得到以下準(zhǔn)數(shù)：

付魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)：

雷諾準(zhǔn)數(shù)：

歐拉準(zhǔn)數(shù)：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的確定連鑄混澆過(guò)程的混澆率和時(shí)間的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟3)相似準(zhǔn)數(shù)的確定如下：

由Fr_m＝Fr_s得：

設(shè)c_l＝l_m/l_s＝λ

則速度比：c_ν＝ν_m/ν_s＝λ^0.5(5)

流量比：c_Q＝Q_m/Q_s＝λ^2.5(6)

時(shí)間比：

另外由相似模化的特性，同處于第二自模化區(qū)時(shí)雷諾準(zhǔn)數(shù)相同以及歐拉準(zhǔn)數(shù)為非定性準(zhǔn)數(shù)，故均可以不考慮。

5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的確定連鑄混澆過(guò)程的混澆率和時(shí)間的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟4)研究方法具體如下：首先將一定量的清水注入中間包內(nèi)，然后每次均加入同比例的飽和鹽溶液并與中間包內(nèi)的清水充分混勻；其次，同時(shí)打開(kāi)鋼包長(zhǎng)水口和中間包出水口，按照一定的流量進(jìn)行澆鑄，并采用計(jì)算機(jī)采集中間包內(nèi)鹽溶液的濃度變化；因?yàn)殇摪鼊偞蜷_(kāi)時(shí)流入量中間包的流量大于中間包流出的流量，導(dǎo)致中間包液面會(huì)緩慢上升；當(dāng)中間包液面達(dá)到正常工作液位時(shí)，調(diào)節(jié)鋼包長(zhǎng)水口流量，使中間包流入的流量與中間包水口流出的流量相同，此時(shí)中間包液面保持在正常工作液面不變；此過(guò)程持續(xù)20-40分鐘，直到中間包出口處食鹽水的濃度不再變化時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)束；中間包出水口的濃度信號(hào)是通過(guò)安裝在中間包出水口的電導(dǎo)電極檢測(cè)的；另外，為了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確，每次實(shí)驗(yàn)都確保中間包內(nèi)的鹽水濃度一致。

6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的確定連鑄混澆過(guò)程的混澆率和時(shí)間的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟5)數(shù)據(jù)處理方法如下：水模擬實(shí)驗(yàn)中做了如下假設(shè)：①假設(shè)前后兩種鋼種除元素濃度不同外，其他所有性質(zhì)都相同；②忽略濃度差造成的鋼水中各成分的擴(kuò)散；因此，所有元素的混合現(xiàn)象大致相同，可以用公式(8)所示的無(wú)量綱濃度來(lái)表征各種成分的混合程度。

式(8)中F(t)為鋼水中給定元素的濃度，新舊鋼種中該元素的實(shí)際濃度分別用F_new、F_old來(lái)表示。在這個(gè)定義中，無(wú)量綱濃度大于等于0且小于等于1；

模擬不同鋼水進(jìn)行異鋼種連澆實(shí)驗(yàn)中，采取清水與一定濃度的食鹽水溶液來(lái)代替不同的鋼種；測(cè)得清水的電導(dǎo)率為P1，食鹽水電導(dǎo)率為P2，連澆過(guò)程中任一時(shí)刻的電導(dǎo)率為P；設(shè)進(jìn)行異鋼種連澆實(shí)驗(yàn)室時(shí)，前一爐鋼種食鹽水的濃度為C1，后一爐鋼種該元素的濃度為C2，連澆過(guò)程中任一時(shí)刻的食鹽水濃度為C；由于電導(dǎo)率與食鹽水濃度存在一定的線性關(guān)系，因此可以用無(wú)量綱電導(dǎo)率來(lái)表示無(wú)量綱濃度(混合率)，如式(9)所示：

上述混合率的計(jì)算指的是新鋼水的混合率，而此時(shí)舊鋼水的混合率應(yīng)為：