專利名稱：一種轉(zhuǎn)爐水模型實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，用實(shí)驗(yàn)室裝置采用冷態(tài)模擬來再現(xiàn)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程，通過改變工藝來考察不同工藝參數(shù)對轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的影響。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)爐是目前世界上使用最普遍的煉鋼設(shè)備，其中轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量占到70%左右，可見轉(zhuǎn)爐煉鋼的重要性。頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐是在綜合了上述頂吹和底吹轉(zhuǎn)爐技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，為了克服其缺點(diǎn)而發(fā)展起來的。復(fù)合吹煉技術(shù)能夠改善熔池的攪拌，從而縮短鋼水溫度和成分的混勻時(shí)間[I]。轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)的核心之一是如何對轉(zhuǎn)爐熔池的攪摔強(qiáng)度進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)和控制[2]。針對所確定的轉(zhuǎn)爐噸位和爐型，研究氧槍和底吹供氣的結(jié)構(gòu)，研究底吹氣量與頂吹的配合等，從而使復(fù)吹轉(zhuǎn)爐達(dá)到最佳的冶金效果，縮短熔池的混勻時(shí)間，以充分發(fā)揮頂?shù)讖?fù)合吹煉的技術(shù)優(yōu)勢是非常有意義的工作。對復(fù)吹轉(zhuǎn)爐進(jìn)行物理模擬(水力學(xué)模擬)研究并輔助數(shù)值模擬，就能夠?qū)崿F(xiàn)上述目標(biāo)[3]。目前，國內(nèi)外學(xué)者針對轉(zhuǎn)爐冶煉工藝已經(jīng)開展了大量的研究工作，主要是采用界面化學(xué)反應(yīng)、流動(dòng)和擴(kuò)散、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法研究轉(zhuǎn)爐的熔煉過程，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐的冶煉工藝，縮短冶煉時(shí)間并對轉(zhuǎn)爐進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。對轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹物理模擬的研究，國內(nèi)已做了很多工作，國外則相對較少。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是利用水模型來模擬轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過程，通過調(diào)整影響參數(shù)建立正交試驗(yàn)，得到最佳的冶煉參數(shù)，對生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)作用。一種轉(zhuǎn)爐水模型實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于包括有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型1，頂吹氧槍模擬裝置2，支架3，電機(jī)箱體4，電機(jī)5，氧槍把持器6，絲杠7，光杠8 ;爐底透氣塞9 ;有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型I和電機(jī)箱體4固定于支架3上，頂吹氧槍模擬裝置2由氧槍把持器6固定并懸于有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型I內(nèi)部，由電機(jī)5帶動(dòng)絲杠7旋轉(zhuǎn)上下行使得氧槍把持器6帶動(dòng)頂吹氧槍模擬裝置2沿光杠8軌跡上下移動(dòng)，有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型I底部設(shè)6-12個(gè)吹氣孔，裝有6-12個(gè)爐底透氣塞9 (模擬吹氬裝置)沿轉(zhuǎn)爐底1/2模擬實(shí)際轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)狀況，滿足模擬過程中“硬吹”和“軟吹”的要求。轉(zhuǎn)爐本體按照實(shí)際轉(zhuǎn)爐尺寸成比例縮小，用有機(jī)玻璃制成模型。采用頂?shù)讖?fù)吹工藝，頂部采用氧槍模型吹氣，底部設(shè)6-12個(gè)吹氣孔，可按照實(shí)驗(yàn)需要采用環(huán)縫噴嘴或其他類型噴嘴。這樣，轉(zhuǎn)爐模型可實(shí)現(xiàn)基本的頂?shù)讖?fù)吹功能，可根據(jù)具體要求模擬轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，利用一定的儀器和輔助設(shè)備測試需要的數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型特點(diǎn)為第一根據(jù)現(xiàn)在生產(chǎn)槍頭對噴吹效果的影響，按照生產(chǎn)實(shí)際使用氧槍槍頭實(shí)際尺寸成比例縮小，測試不同規(guī)格的氧槍噴頭、氧槍槍位、氣體流量等對噴吹效果的影響。[0010]第二采用電導(dǎo)率儀測試液體混勻時(shí)間。測定方法主要采用“刺激影響”技術(shù)，即檢測示蹤劑含量的方法來檢測熔池內(nèi)熔體的流動(dòng)情況。實(shí)際測定中，主要測定溶液PH或電導(dǎo)率來確定示蹤劑含量變化的方法用以測定混勻時(shí)間。第三，以水模擬鋼液，機(jī)油模擬爐渣，苯甲酸模擬氧氣作為示蹤劑，測試不同工藝參數(shù)對渣鋼間傳質(zhì)速率的影響。由于轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，噴濺現(xiàn)象的發(fā)生對冶煉過程極為不利，其金屬損失率為
O.5% 5%，嚴(yán)重的影響了轉(zhuǎn)爐冶煉過程的金屬收得率。同時(shí)，嚴(yán)重的噴濺還會(huì)造成轉(zhuǎn)爐爐襯的侵蝕、氧槍槍頭燒損等事故，在損失大量熱量的同時(shí)，嚴(yán)重限制了供氧強(qiáng)度的提高、影響了冶煉過程的順利進(jìn)行。本實(shí)用新型采用以下實(shí)驗(yàn)步驟I、實(shí)驗(yàn)室采用濾紙收集轉(zhuǎn)爐爐口濺出水量的方法進(jìn)行測定。測定前先稱量所選用濾紙的質(zhì)量，把濾紙放置在轉(zhuǎn)爐爐口周圍，噴吹3min后取下濾紙，測定濾紙與吸附水的總質(zhì)量，通過差減法即可計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)的爐口濺出量。2、進(jìn)行復(fù)吹轉(zhuǎn)爐水模研究。研究頂吹和底吹氣體的氣量大小的不同、氣體壓力的不同，底吹和頂吹氣體量的不同比例、頂吹槍位高低不同等對熔池?cái)嚢栊Ч?、熔池的流?dòng)狀態(tài)、熔池的混勻程度與混勻時(shí)間等的影晌。測定方法主要采用“刺激影響”技術(shù)，即檢測示蹤劑含量的方法來檢測熔池內(nèi)熔體的流動(dòng)情況。實(shí)際測定中，主要測定溶液PH或電導(dǎo)率來確定示蹤劑含量變化的方法用以測定混勻時(shí)間。具體操作見圖1，轉(zhuǎn)爐熔池中加入電解溶液時(shí)，電導(dǎo)率在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到峰值，隨著熔池內(nèi)溶液的攪拌，電導(dǎo)率-時(shí)間變化曲線趨于平緩，說明電解質(zhì)在熔池內(nèi)趨近于混勻。實(shí)驗(yàn)中定義變化曲線波動(dòng)低于5%左右時(shí)所對應(yīng)的時(shí)間表示混勻時(shí)間。3、用水模擬鋼水，機(jī)油模擬渣，苯甲酸模擬氧。其主要原理是苯甲酸具有既溶于水又溶于機(jī)油的特性，將其作為在互不相溶兩相流體中的傳遞物質(zhì)，即示蹤劑。通過測定溶于機(jī)油中的苯甲酸向水中的傳遞速率，來考察不同條件時(shí)示蹤劑在兩相中的傳遞速率。本實(shí)用新型在實(shí)驗(yàn)中分別比較在純底吹、純項(xiàng)吹和頂?shù)讖?fù)合吹煉條件下苯甲酸從機(jī)油到水和水到機(jī)油時(shí)的苯甲酸在水中的濃度，通過多組正交實(shí)驗(yàn)得出最佳的頂?shù)讖?fù)吹工藝。通常在轉(zhuǎn)爐參數(shù)優(yōu)化時(shí)往往定性考察各單一因素，如項(xiàng)吹流量、底吹流量或槍位對均混時(shí)間或傳質(zhì)系數(shù)的影響。若把這些單一的因素聯(lián)系在一起，與熔池傳質(zhì)特性建立關(guān)系式會(huì)對使參數(shù)的優(yōu)化產(chǎn)生更好的結(jié)果。

圖I為轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹模型示意。圖中1_有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型，2-頂吹氧槍模擬裝置，3-支架,4-電機(jī)箱體,5-電機(jī),6-氧槍把持器,7-絲杠,8-光杠；圖2為轉(zhuǎn)爐底吹氬氣分布圖。圖中9-爐底透氣塞(模擬吹氬裝置)。
圖3為水模型來模擬轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過程工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
一種轉(zhuǎn)爐水模型實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于包括有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型1，頂吹氧槍模擬裝置2，支架3，電機(jī)箱體4，電機(jī)5，氧槍把持器6，絲杠7，光杠8 ;爐底透氣塞9 ;有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型I和電機(jī)箱體4固定于支架3上，頂吹氧槍模擬裝置2由氧槍把持器6固定并懸于有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型I內(nèi)部，由電機(jī)5帶動(dòng)絲杠7旋轉(zhuǎn)上下行使得氧槍把持器6帶動(dòng)頂吹氧槍模擬裝置2沿光杠8軌跡上下移動(dòng)，有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型I底部設(shè)6-12個(gè)吹氣孔，裝有6-12個(gè)爐底透氣塞9 (模擬吹氬裝置)沿轉(zhuǎn)爐底1/2模擬實(shí)際轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)狀況，滿足模擬過程中“硬吹”和“軟吹”的要求。如圖2所示，轉(zhuǎn)爐本體I固定于鋼支架3上，帶有多空銅頭的氧槍模擬裝置3由氧槍把持器4固定并懸于轉(zhuǎn)爐本體I內(nèi)部，由電機(jī)5帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)上行使得氧槍把持器帶動(dòng)氧槍沿光杠軌跡上下移動(dòng)，滿足模擬過程中“硬吹”和“軟吹”的要求。12個(gè)爐底透氣塞沿轉(zhuǎn)爐底1/2半徑處均勻排布，接入氧氣瓶即可模擬生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐底吹氬氣的過程?？筛鶕?jù)不同模擬需要選擇數(shù)個(gè)吹氬裝置進(jìn)行模擬參考文獻(xiàn)[I]王雅貞，張巖，張紅文.氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與設(shè)備.冶金工業(yè)出版社，北京，2001.[2]于華財(cái)，馬謄生，朱英雄.本鋼120t轉(zhuǎn)爐單底槍復(fù)吹水模型研究。煉鋼，1995，11(5) :40-44.[3]Sung-Mojung, Chang-Hee Rhee,Dong-Joon Min. Thermodynamic Propertiesof Manganese Oxide in BOF Slags. ISIJ International,2002,42 (I) :63_70。
權(quán)利要求1.一種轉(zhuǎn)爐水模型實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于包括有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型(I)，頂吹氧槍模擬裝置(2 )，支架(3 )，電機(jī)箱體(4 )，電機(jī)(5 )，氧槍把持器(6 )，絲杠(7 )，光杠(8 );爐底透氣塞(9);有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型(I)和電機(jī)箱體(4)固定于支架(3)上，頂吹氧槍模擬裝置(2)由氧槍把持器(6)固定并懸于有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型(I)內(nèi)部，由電機(jī)(5)帶動(dòng)絲杠(7)旋轉(zhuǎn)上下行使得氧槍把持器(6 )帶動(dòng)頂吹氧槍模擬裝置(2 )沿光杠(8 )軌跡上下移動(dòng)，有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型(I)底部設(shè)6-12個(gè)吹氣孔，裝有6-12個(gè)爐底透氣塞(9)。
專利摘要一種轉(zhuǎn)爐水模型實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，屬于實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域。包括有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型1，頂吹氧槍模擬裝置2，支架3，電機(jī)箱體4，電機(jī)5，氧槍把持器6，絲杠7，光杠8；爐底透氣塞9；轉(zhuǎn)爐模型和電機(jī)箱體固定于支架上，頂吹氧槍模擬裝置由氧槍把持固定并懸于有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型內(nèi)部，電機(jī)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)上下行使得氧槍把持器帶動(dòng)頂吹氧槍模擬裝置沿光杠軌跡上下移動(dòng)，轉(zhuǎn)爐模型底部裝有6-12個(gè)爐底透氣塞。本轉(zhuǎn)爐模型可實(shí)現(xiàn)基本的頂?shù)讖?fù)吹功能，可根據(jù)具體要求模擬轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，利用一定的儀器和輔助設(shè)備測試需要的數(shù)據(jù)。
文檔編號C21C5/35GK202766558SQ201220385240
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者孫彥輝, 馬文 申請人:北京科技大學(xué)