[发明专利]确定连铸混浇过程的混浇率和时间的实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验方法，具体涉及一种确定连铸混浇过程的混浇率和时间的实验方法，属于钢铁冶金连续铸造技术领域。

背景技术

连铸工艺中，中间包的作用是减少钢水的静压力、保持稳定的钢水液面；减少钢水对结晶器内部钢水的冲击和搅动；促使钢水中的夹杂物进一步上浮，分流和贮存钢水。在生产中为提高生产效率往往是多炉连续浇铸的，在这种情况下，不可避免会出现两个不同炉次大包的钢液在中包混合的情况，连铸工艺人称这一工序过程为混浇，混浇过程产生的板坯为混浇坯。混浇坯的成分不属于任何一个炉次，它的成分有可能超出我们需要的成分设计范围，也可能满足某个炉次的成分要求。目前国内外的钢铁企业中，在进行异钢种连浇时，由于没有准确的预测模型，大多采用估计的方法，人为的把混浇过程中产生的钢坯进行降级处理或者改判处理。为了保证铸坯的质量，往往切割的混浇坯要比实际的交接坯长很多，这就给钢厂带来了很大的资源浪费，增加生产成本，降低企业的竞争力。因此，如何准确判断出混浇坯的长度具有重要的意义。为保证钢坯质量和产品合格率及减少废钢的切除率就必须知道混浇坯的长度、重量及在钢坯中的位置，以便优化切割分析出最合理的切割方案。由于连铸过程中拉坯速度是可以实施跟踪和查询的，于是只要找出对应的混浇过程中的混浇率和时间就可以准确的计算出混浇坯长度。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种物理模拟(水力学模拟)的实验方法，基于相似三定理的理论基础，用量纲分析法导出相似准数，然后利用水模型中常用刺激——响应研究方法，从钢包长水口处加入示踪剂，在中间包出水口处连续或间断测量示踪剂浓度随时间的变化。使用电导率仪对中间包出口处浓度场进行测试，得到中包出口导电率的变化情况从而间接判断中间包内钢液的流动状态。通过模拟不同钢水进行异钢种的连铸混浇实验，最终通过数据处理，得出不同混浇率下的混浇时间计算模型。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种确定连铸混浇过程的混浇率和时间的实验方法，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；

作为本发明的一种改进，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。

作为本发明的一种改进，所述步骤2)模拟的理论依据分析如下：通过分析，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：

作为本发明的一种改进，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。