CN103866075B - 模拟转炉冶炼及出钢过程的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟转炉冶炼及出钢过程的试验装置，包括试验装置框架，在框架底部设有轨道，轨道上放置储水罐小车，其上放置储水罐；轨道上方设置试验平台，其上放置钢水转炉模型；框架顶部设有升降设备，与钢水转炉模型连接，带动钢水转炉模型在水平、竖直方向上移动，以及在竖直方向倾斜；该框架上还固定有循环水泵，循环水泵的一个管口连接储水罐，另一个管口连接钢水转炉模型。本发明实现了在实验室就可高效的、方便快捷的对转炉炼钢工艺、出钢过程进行研究，对于炼钢工艺的研究开发、减少下渣量、降低精炼成本等具有很大的意义。

Description

模拟转炉冶炼及出钢过程的试验装置

技术领域

本发明涉及模拟转炉装置，尤其涉及一种模拟转炉出钢的试验装置。

背景技术

转炉炼钢（converter steelmaking）是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。转炉炼钢法同其他炼钢法主要区别在于他不借助外加能源，仅靠吹入熔池的空气或氧气与生铁水中各种元素的氧化反应放热完成脱碳和脱除杂质的任务，并将钢液加热到出钢（1600℃或更高）温度。

炼钢是非常重要的工艺过程，直接关系到钢的质量。由于工业性转炉容量大，温度高，在工业性转炉上直接进行炼钢工艺试验成本高，若能研制模拟转炉出钢试验装置，对于转炉炼钢工艺的研究开发、减少下渣量、降低精炼成本等，具有很大的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中无法很好地模拟实际炼钢过程以及出钢过程的缺陷，提供一种在实验室就可高效的、方便快捷的对转炉炼钢工艺、出钢过程进行研究的模拟转炉冶炼以及出钢的试验装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种模拟转炉冶炼及出钢过程的试验装置，包括试验装置框架，在框架底部设有轨道，轨道上放置储水罐小车，其上放置储水罐；轨道上方设置试验平台，其上放置钢水转炉模型；框架顶部设有升降设备，与钢水转炉模型连接，带动钢水转炉模型在水平、竖直方向上移动；该框架上还固定有循环水泵，循环水泵的一个管口连接储水罐，另一个管口连接钢水转炉模型。

本发明所述的试验装置中，所述升降设备包括一台电动行走大车和两台电动升降机，电动行走大车设置在框架顶部，两台电动升降机固定在该电动行走大车上；其中一台电动升降机通过动滑轮组带动钢水转炉模型在水平方向上移动，另一台电动升降机通过连接在钢水转炉模型两侧的绳索或者上方的横杆带动钢水转炉模型上下移动，以及在竖直方向的倾斜。

本发明所述的试验装置中，在两台升降机上均设有自锁机构，防止钢水转炉模型在运动过程中由于惯性力的作用对装置的损害。

本发明所述的试验装置中，所述电动行走大车设有电机减速机或者电动液压推杆，在其驱动下电动行走大车沿水平方向运动。

本发明所述的试验装置中，储水罐小车下部安装有正反转电机、减速机驱动器及自锁机构，其中减速机驱动器的输出轴通过齿轮或者链条带动储水罐小车的车轮在导轨上沿水平方向运动。

本发明所述的试验装置中，所述钢水转炉模型在水平或者竖直方向上的速度小于等于2m/min，其角速度小于等于180°/min；储水罐在水平方向上的速度小于等于2m/min。

本发明所述的试验装置中，该钢水转炉模型的主炉体为透明炉体，该透明炉体包括两部分，其中一部分的横截面呈半圆形，另一部分的横截面呈半椭圆形，该主炉体的上部、中部和底部均设有出钢口，且分设于主炉体的两个部分。

本发明所述的试验装置中，所述出钢口为圆管形或者喇叭形，不同出钢口的直径或者长度不同。

本发明所述的试验装置中，设置在主炉体底部的出钢口为可拆装的出钢口，出钢口通过不干型封胶与主炉体密封。

本发明所述的试验装置中，该试验装置还包括多个不同规格及形状的挡渣球。

本发明产生的有益效果是：本发明模拟转炉出钢的试验装置通过升降装置可保证转炉模型动作原理、速度与现场实际相似，既可复合运动，也可分解运行。从而实现了在实验室就可高效的、方便快捷的对转炉炼钢工艺、出钢过程进行研究，对于炼钢工艺的研究开发、减少下渣量、降低精炼成本等具有很大的意义。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例模拟转炉出钢的试验装置的结构示意图；

图2是本发明实施例钢水转炉模型的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例模拟转炉出钢的试验装置，包括试验装置框架1，在框架1底部设有轨道11，轨道11上放置储水罐小车9，其上放置储水罐8；轨道11上方设置试验平台5，其上放置钢水转炉模型7；框架1顶部设有升降设备，与钢水转炉模型7连接，带动钢水转炉模型7在水平、竖直方向上移动；该框架1上还固定有循环水泵12，循环水泵12的一个管口连接储水罐8，另一个管口连接钢水转炉模型7。当需要出钢时，通过移动储水罐8到合适的位置，使钢水转炉模型7中的钢水通过出钢口流入到储水罐8中。当需要将储水罐8中的钢水重新返回到钢水转炉模型7中时，则启动循环水泵12，将钢水抽到钢水转炉模型7中。

本发明的一个实施例中，所述升降设备包括一台电动行走大车4和两台电动升降机3，电动行走大车4设置在框架1顶部，两台电动升降机3固定在该电动行走大车4上。

如图1所示，电动行走大车4上设有两个固定架2，电动升降机3分别固定在这两个固定架上。电动升降机3可选用卷扬机。其中一台电动升降机3通过动滑轮组6提升钢水转炉模型7底部，使模型倾斜。之所以使用动滑轮组，是为了降低模型倾斜速度，使液体在模型内流动平稳，不溢出。另一台电动升降机3通过连接在钢水转炉模型7两侧的绳索或者上方的横杆带动钢水转炉模型7上下移动。同时，电动行走大车4可以左右移动。即通过电动行走大车4及升降设备使钢水转炉模型7沿Y轴和X轴方向做复合运动，也可以沿X、Y轴方向分别作直线运动，而且实现转炉模型沿Z轴左右旋转90度的工艺要求，来实现不同部位、不同角度、不同几何形状水口出钢水的模拟试验。本发明实施例中，钢水转炉模型7直线运动的速度≤2m/min，角速度≤180°/ min。

进一步地，在两台升降机3上均设有自锁机构，从而配有自锁功能，确保钢水转炉模型7在实验过程完成模拟现场转炉中匀速、平稳旋转的全过程，从而避免使转炉模型中的高密度液体产生较大的惯性力，造成钢水转炉模型7及整个装置的不稳定性、不安全性。在实现钢水转炉模型7沿Z轴左右旋转90°的工艺要求时，电动行走大车4需沿X轴向运动，运动的速度≤2m/min。本发明的一个实施例中，所述电动行走大车4设有电机减速机或者电动液压推杆，在其驱动下电动行走大车4沿水平方向运动。

进一步地，在储水罐小车9下部安装正反转电机、减速机驱动器及自锁机构，其中减速机驱动器的输出轴通过齿轮或者链条带动储水罐小车9的车轮在导轨11上沿水平方向运动。置于储水罐小车9上的储水罐8在水平方向上的速度小于等于2m/min。

本发明的模拟转炉出钢的试验装置可实现上下层作业，在实验过程中能沿Y轴方向和X轴方向能做复合运动、也可以做单向运动，在实验过程中能沿Z轴方向，在同一平面内作匀速左右旋转90°运动。储水罐小车9在水平方向，即沿x轴方向作匀速直线往复运动。储水罐8具有足够的耐冲击性能、能随钢水转炉模型7的出钢口的不同位移，而相应同步进行位移，并可严格防治重水液体从出钢口中流出时的飞溅，本发明实施例中储水罐8，其容积为φ600×600≥0.15m³(即：容纳340kg高密度液体)，可实现试验用的高密度液体的自动装卸。储水罐8防止试验中钢水的飞溅可通过钢水转炉模型7的复合运动降低水口高度实现。

进一步地，本发明的模拟转炉出钢的试验装置可设置安全的操作台，实现集中操作和控制。

本发明实施例中，如图2所示，该钢水转炉模型7的主炉体为透明炉体，该透明炉体包括两部分，其中一部分的横截面呈半圆形，另一部分的横截面呈半椭圆形，该主炉体的上部、中部和底部均设有出钢口71、72、73、74，且分设于主炉体的两个部分。钢水转炉模型7用高强度、无色、透明材料制作而成，出钢口设置在不同的位置，出钢口的几何形状、尺寸要求各异，便于对试验全过程进行观察、拍照与录像。

该钢水转炉模型7底部设有试验工艺孔10，该试验工艺10孔也可安装不同尺寸的出钢口模型，模拟静止状态下出钢过程，观察液体的流场。

如出钢口可为圆管形或者喇叭形，不同出钢口的直径或者长度不同。

本发明实施例中，设置在主炉体底部的出钢口为可拆装的出钢口，出钢口通过不干型封胶与主炉体密封。既可密封，也不固化，适合经常更换部件之用。

该试验装置还包括多个不同规格及形状的挡渣球，该挡渣球有实际可操作性，可设置不同规格及形状的挡渣球，以满足在试验过程中可变比重的要求，使其重心的变化保持在一个中心线上。挡渣球（即球体器具）的球面与钢水转炉模型7中的重水和油的分离界面近似相切。选择合适的挡渣球可最大限量通过高密度液体，且最大限量的控制住“钢渣”的通过量。可通过观察钢水转炉模型的流场和下渣量决定。

动作原理：整个试验装置设在框架1中，钢水转炉模型7置于试验平台5上，可在X、Y、Z三个方向运动。通过控制升降设备使钢水转炉模型7进行转动及升降等炼钢过程中的动作。通过对储水罐小车9和循环水泵12的控制，完成试验中的重水溶液的自动装卸。

本发明通过异型透明的钢水转炉模型，可完成不同出钢口直径、结构的转炉出钢下渣试验。试验装置可保证转炉模型动作原理、速度与现场实际相似，既可复合运动，也可分解运行。从而实现了在实验室就可高效的、方便快捷的对转炉炼钢工艺、出钢过程进行研究，对于炼钢工艺的研究开发、减少下渣量、降低精炼成本等具有很大的意义。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种模拟转炉冶炼及出钢过程的试验装置，其特征在于，包括试验装置框架，在框架底部设有轨道，轨道上放置储水罐小车，其上放置储水罐；轨道上方设置试验平台，其上放置钢水转炉模型；框架顶部设有升降设备，与钢水转炉模型连接，带动钢水转炉模型在水平、竖直方向上移动；该框架上还固定有循环水泵，循环水泵的一个管口连接储水罐，另一个管口连接钢水转炉模型；

所述升降设备包括一台电动行走大车和两台电动升降机，电动行走大车设置在框架顶部，两台电动升降机固定在该电动行走大车上；其中一台电动升降机通过动滑轮组带动钢水转炉模型在水平方向上移动，另一台电动升降机通过连接在钢水转炉模型两侧的绳索或者上方的横杆带动钢水转炉模型上下移动，以及竖直方向倾斜。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，在两台升降机上均设有自锁机构，防止钢水转炉模型在运动过程中由于惯性作用对装置造成损害。

3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述电动行走大车设有电机减速机或者电动液压推杆，在其驱动下电动行走大车沿水平方向运动。

4.根据权利要求3所述的试验装置，其特征在于，储水罐小车下部安装有正反转电机、减速机驱动器及自锁机构，其中减速机驱动器的输出轴通过齿轮或者链条带动储水罐小车的车轮在导轨上沿水平方向运动。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的试验装置，其特征在于，所述钢水转炉模型在水平或者竖直方向上的速度小于等于2m/min，其角速度小于等于180°/min；储水罐在水平方向上的速度小于等于2m/min。

6.根据权利要求5所述的试验装置，其特征在于，该钢水转炉模型的主炉体为透明炉体，该透明炉体包括两部分，其中一部分的横截面呈半圆形，另一部分的横截面呈半椭圆形，该主炉体的上部、中部和底部均设有出钢口，且分设于主炉体的两个部分。

7.根据权利要求6所述的试验装置，其特征在于，所述出钢口为圆管形或者喇叭形，不同出钢口的直径或者长度不同。

8.根据权利要求6所述的试验装置，其特征在于，设置在主炉体底部的出钢口为可拆装的出钢口，出钢口通过不干型封胶与主炉体密封。

9.根据权利要求6所述的试验装置，其特征在于，该试验装置还包括多个不同规格及形状的挡渣球。