CN103713007A - 烧结矿软化滴落点测试实验装置 - Google Patents

Abstract

一种烧结矿软化滴落点测试实验装置，该装置由大电流变压器、炉体固定立柱、托盘、炉体调整架、转动立柱、加压气缸、位移传感器、炉顶密封炉盖、加压石墨压杆、防辐射石墨盖、二硅化钼发热体、石墨坩埚、高纯石墨套管、密封刚玉管、针孔摄像头、进气通道固定套、滴落坩埚称重装置、滴落坩埚装置、炉体底盘、炉体脚轮、加热炉体、悬臂梁、试样测温热电偶、氧化铝空心球构件、炉内控温热电偶、转动立柱圆套、加压气缸管线、压力变送器组成，采用大电流变压器为二硅化钼发热体供电，采用针孔摄像头对高温液态渣铁的滴落过程进行观测，设有滴落坩埚称重装置，采用横向开门方式装卸坩埚，依靠炉体调整架调整加热炉体位置，操作灵活、精确方便。

Description

烧结矿软化滴落点测试实验装置

技术领域

本发明涉及一种新型铁矿石检测试验装置，尤其涉及一种烧结矿软化滴落点测试实验装置。

背景技术

在炼铁原料物理化学性能测试实验中，模拟高炉条件对于铁矿石高温荷重还原软熔滴落性能的实际测试非常重要，测试时首先需对矿样在荷重条件下加热，然后在反应炉内通入还原性气体，具体测定含铁原料的开始软化、熔化及滴落等高温性能和确定滴落物的进程以及渣铁的熔化温度等相关指标，并应通过摄像机观察到渣铁滴落时的图像变化，这已成为检测烧结矿、球团矿、块矿高温冶炼性能的一种重要手段。但是在现有的铁矿石高温荷重还原软熔滴落试验装置中，不能满足高碱度烧结矿高温软化滴落的检测需求。

发明内容

本发明提供一种能满足铁矿石高温检测需求、设备整体性灵活、检验精度和自动化程度高的高碱度烧结矿高温软化滴落实验装置。具体如附图1所示，整个装置是由大电流变压器（1）、炉体固定立柱（2）、托盘（3）、炉体调整架（4）、转动立柱（5）、加压气缸（6）、位移传感器（7）、炉顶密封炉盖（8）、加压石墨压杆（9）、防辐射石墨盖（10）、二硅化钼发热体（11）、石墨坩埚（12）、高纯石墨套管(13)、密封刚玉管(14)、针孔摄像头(15)、进气通道固定套(16)、滴落坩埚称重装置(17)、滴落坩埚装置(18)、炉体底盘(19)、炉体脚轮(20)、加热炉体（21）、悬臂梁（22）、试样测温热电偶（23）、氧化铝空心球构件（24）、炉内控温热电偶（25）、转动立柱圆套（26）、加压气缸管线（27）、压力变送器（28）组成，其中：

大电流变压器（1）固定在炉底底盘（19）上，炉底底盘（19）下面安装有炉体脚轮(20)，使得整个装置的位置可以自由移动；炉底底盘（19）上面垂直固定有炉体固定立柱（2），炉体固定立柱（2）的中段位置固定有托盘（3），加热炉体（21）固定在托盘（3）上，上述结构对于加热炉体（21）起到了较好的支撑作用；

加热炉体（21）上设有炉体调整架（4），用来调整加热炉体（21）的水平位置，炉体固定立柱（2）的上方设有转动立柱圆套（26）,转动立柱（5）的下端被置于转动立柱圆套（26）内，使用时需要将转动立柱（5）连同固定其上的加压气缸（6）一起转动一定角度，留出空间利于向加热炉体（21）中高纯石墨套管(13)内放置石墨坩埚（12），再放加压石墨压杆（9），然后将转动立柱（5）转回，使加压气缸（6）连接加压石墨压杆（9），使加压位置对正试样，以此方便调整加压位置，转动立柱（5）的顶部设有一悬臂梁（22），加压气缸（6）固定在悬臂梁（22）且位于加热炉体（21）的正上方，加压气缸（6）的下端同加压石墨压杆（9）相固结，加压石墨压杆（9）穿过炉顶密封炉盖（8）和防辐射石墨盖（10），直接压在石墨坩埚（12）内的被测试样上，加压石墨压杆（9）的中心安装试样测温热电偶（23），通过试样测温热电偶（23）可准确检测试样的实际温度；

悬臂梁（22）上还固定有位移传感器（7）、位移传感器（7）的工作端固定在加压气缸（6）的下端，加压气缸（6）通过加压气缸管线（27）同外接气源同相连通，当加压气缸（6）在外接气源作用下带动加压石墨压杆（9）向炉内试样施压时，位移传感器（7）位置下移并能够准确检测出试样的收缩率；

加热炉体（21）的外壳采用不锈钢水冷套，水冷套里面填充氧化铝空心球构件（24），以此保证加热炉体（21）的表皮温度不至于太高；加热炉体（21）的顶端设有炉顶密封炉盖（8），炉顶密封炉盖（8）密封在加热炉体（21）内的密封刚玉管(14)之上，密封刚玉管(14)内还设有两个防辐射石墨盖（10），以此尽量减少高纯石墨套管(13)内高温区在垂直方向的对外热量辐射；

石墨坩埚（12）置于高纯石墨套管(13)内高温区中心位置，在石墨坩埚（12）内放置试样如烧结矿、铁矿石等；高纯石墨套管(13)外面套装一个对高纯石墨套管(13)起保护作用的密封刚玉管(14)，二硅化钼发热体（11）置于密封刚玉管(14)之外，并通过导体与大电流变压器（1）相连接；加热炉体（21）的侧壁安装炉内控温热电偶（25）；进气通道固定套(16)安装在加热炉体（21）的下方，使气体预热效果好；

进气通道固定套(16)的下方安装有滴落坩埚装置(18)，在滴落坩埚装置(18)旁边安装有滴落坩埚称重装置(17)，以此检测试样在高温滴落过程中的重量变化；针孔摄像头(15)与水平线成70°倾角通过进气通道固定套（16）插入到滴落坩埚之上，对高温滴落过程进行实时监测，压力变送器（28）通过进气通道固定套（16）深入到加热炉体（21）内，以此测量实验过程的压差变化。

上述所有传感器所采集到的相关数据，经相关装置转换成电讯号后全部输入到相应的计算机控制及记录系统，进行精确控制和记录，以此保证测量实验的真实性和可靠性。

本装置具有如下优点：

（1）采用大电流变压器为炉体加热体即二硅化钼发热体供电，加热功率大，可以满足高碱度烧结矿高温软化滴落的检测需求，这里所说的大电流变压器是指，相对炉体的加热能力而言，变压器的功率是炉体加热体功率的1.4-2倍；

（2）设有炉体调整架，用来调整加热炉体的位置，炉体调整位置精确、方便；

（3）在滴落坩埚装置旁设有滴落坩埚称重装置，检测高温滴落过程中的重量变化，采用横向开门方式装卸坩埚，操作非常方便；

（4）采用针孔摄像头与水平成70°对高温液态渣铁的滴落过程进行观测。

附图说明

附图1为根据本发明的装置的结构示意图。

图中：1为大电流变压器、2为炉体固定立柱、3为托盘、4为炉体调整架、5为转动立柱、6为加压气缸、7为位移传感器、8为炉顶密封炉盖、9为加压石墨压杆、10为防辐射石墨盖、11为二硅化钼发热体、12为石墨坩埚、13为高纯石墨套管、14为密封刚玉管、15为针孔摄像头、16进气通道固定套、17为滴落坩埚称重装置、18为滴落坩埚装置、19为炉体底盘、20为炉体脚轮、21为加热炉体、22为悬臂梁、23为试样测温热电偶、24为氧化铝空心球构件、25为炉内控温热电偶，26为转动立柱圆套、27为加压气缸管线、28为压力变送器。

具体实施方式

检测烧结矿软化滴落实验装置是这样实现的。

本发明的具体实施与前述的发明内容完全相同，即采用二硅化钼发热体（11）为热源，并依靠功率大于发热体1.4-2.0倍的大电流变压器（1）进行供电，可使炉体高温区温度达到1650℃，高温区的恒温段不小于120mm，进而满足了铁矿石和高碱度烧结矿高温性能检测的实际需求。

支撑炉体结构采用炉体底盘（19）上固定有炉体固定立柱（2），炉体底盘（19）安装有炉体脚轮（20），大电流变压器（1）安装在炉体底盘（19）上。其特点是整体结构合理，装置移动方便。炉体固定立柱（2）上装有托盘（3）用以支撑加热炉体（21）。加热炉体（21）上设有炉体调整架（4），可以用来调整加热炉体（21）水平位置。炉体固定立柱（2）上方设有转动立柱（5），用于调整加压位置点。

气动加压系统结构是通过气源切换阀使加压气缸（6）上下移动，加压时加压气缸（6）通过加压石墨压杆（9）向高纯石墨套管（13）内的试样施压。压力变化0-0.5Mpa任意可调，压力变送器（28）通过进气通道固定套（16）深入到加热炉体（21）内，以此测量实验过程的压差变化，量程为：0-20KPa。位移传感器（7）对试样收缩变形量自动进行检测。

炉体外壳采用不锈钢水冷套，保证表皮温度。炉顶设有炉顶密封炉盖（8）。炉体中间填充有氧化铝空心球构件（24），中间起密封保温作用的密封刚玉管(14)由刚玉所制造，其内径Ф=100mm。密封刚玉管（14）内为高纯石墨套管（13），密封压差可达到20000Pa以上。高纯石墨套管（13）上放置石墨坩埚（12），其内径Ф=75mm。在石墨坩埚（12）内放置烧结矿、铁矿石等试样。在试样上放置加压石墨压杆（9），加压石墨压杆（9）与加压气缸（6）连接；加压石墨压杆（9）中心内安装B型试样测温热电偶（23），其长度为700mm，试样测温热电偶（23）的偶头置于加压石墨压杆（9）的顶端之内；可准确检测试样温度。炉体侧壁安装B型炉内控温热电偶（25），其长度为300mm。热电偶精度可达：±0.5%F.S。

在炉体下方装有还原气体的进气通道固定套（16）。实验采用氮气和一氧化碳气体。位于炉体下方的还原气体通道距离较长，气体预热效果好。在其下方的滴落坩埚装置（18），采取横向开门方式，使得装卸坩埚十分方便。在滴落坩埚装置（18）旁设有滴落坩埚称重装置（17）。称重传感器检测高温滴落过程中的重量变化。针孔摄像头与地面成70°夹角，通过进气通道固定套插入滴落坩埚之内，可以直接观察试样滴落时的情景变化。

本装置采用计算机、可编程控制器和组态软件组成的自动控制系统对上述装置实现自动控制与分析。其自动化程度高，测量准确，重复性好。依靠气体质量流量控制器可以自动调节、控制试验气体成分比例；热电偶、控温装置、温度模块性能稳定，可以长期稳定工作；位移传感器、载荷传感器和压差传感器对整个试验过程进行监控、检测等；试样滴落时的情形变化，经视频采集，实时观察。检测系统可对测定参数进行自动记录、分析、计算和最终存档。

Claims (1)

1.一种烧结矿软化滴落点测试实验装置，其特征在于，整个装置是由大电流变压器（1）、炉体固定立柱（2）、托盘（3）、炉体调整架（4）、转动立柱（5）、加压气缸（6）、位移传感器（7）、炉顶密封炉盖（8）、加压石墨压杆（9）、防辐射石墨盖（10）、二硅化钼发热体（11）、石墨坩埚（12）、高纯石墨套管(13)、密封刚玉管(14)、针孔摄像头(15)、进气通道固定套(16)、滴落坩埚称重装置(17)、滴落坩埚装置(18)、炉体底盘(19)、炉体脚轮(20)、加热炉体（21）、悬臂梁（22）、试样测温热电偶（23）、氧化铝空心球构件（24）、炉内控温热电偶（25）、转动立柱圆套（26）、加压气缸管线（27）、压力变送器（28）组成，其中：大电流变压器（1）固定在炉底底盘（19）上，炉底底盘（19）下面安装有炉体脚轮(20)；炉底底盘（19）上面垂直固定有炉体固定立柱（2），炉体固定立柱（2）的中段位置固定有托盘（3），加热炉体（21）固定在托盘（3）上；加热炉体（21）上设有炉体调整架（4），炉体固定立柱（2）的上方设有转动立柱圆套（26）,转动立柱（5）的下端被置于转动立柱圆套（26）内，转动立柱（5）的顶部设有一悬臂梁（22），加压气缸（6）固定在悬臂梁（22）且位于加热炉体（21）的正上方，加压气缸（6）的下端同加压石墨压杆（9）相固结，加压石墨压杆（9）穿过炉顶密封炉盖（8）和防辐射石墨盖（10），直接压在石墨坩埚（12）内的被测试样上，加压石墨压杆（9）的中心安装有试样测温热电偶（23）：悬臂梁（22）上还固定有位移传感器（7）、位移传感器（7）的工作端固定在加压气缸（6）的下端，加压气缸（6）通过加压气缸管线（27）同外接气源同相连通；加热炉体（21）的外壳采用不锈钢水冷套，水冷套里面填充氧化铝空心球构件（24）；加热炉体（21）的顶端设有炉顶密封炉盖（8），炉顶密封炉盖（8）密封在加热炉体（21）内的密封刚玉管(14)之上，密封刚玉管(14)内还设有两个防辐射石墨盖（10）；石墨坩埚（12）置于高纯石墨套管(13)内高温区中心位置；高纯石墨套管(13)外面套装一个对高纯石墨套管(13)起保护作用的密封刚玉管(14)，二硅化钼发热体（11）置于密封刚玉管(14)之外，并通过导体与大电流变压器（1）相连接；加热炉体（21）的侧壁安装炉内控温热电偶（25）；进气通道固定套(16)安装在加热炉体（21）的下方；进气通道固定套(16)的下方安装有滴落坩埚装置(18)，在滴落坩埚装置(18)旁边安装有滴落坩埚称重装置(17)；针孔摄像头(15)与水平线成70°倾角，通过进气通道固定套（16）插入到滴落坩埚之上；压力变送器（28）通过进气通道固定套（16）深入到加热炉体内。

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