CN105803139B - 一种模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料方法，该方法包括：称取N克焦炭，放置于坩埚内的底部；根据预设的试验炉料的总量，分别称取M种试验炉料成分；将每种试验炉料成分均分为L等份；从每种试验炉料成分中均取一等份进行混匀，作为一批试验炉料；共形成L批试验炉料；通过布料引导槽，按照高炉溜槽旋转布料的方式将L批试验炉料分批依次置于坩埚中；称取P克焦炭，放置于坩埚内；将坩埚置入熔滴试验炉中，进行熔滴试验。本发明提供的方法及装置，用以解决现有技术中熔滴试验采用的单纯混合布料方式，偏析现象严重，存在的试验重现性比较差的技术问题。实现了减少了偏析现象，提高试验重现性的技术效果。

Description

一种模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料方法及系统

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料方法及系统。

背景技术

高炉冶炼过程的特点，是在炉料与煤气逆流运动过程中完成许多错综复杂地交织在一起的化学反应和物理变化。原料以块状形式由炉顶进入高炉并在软熔带中软化熔融，此时煤气只能通过焦炭形成的空隙向上运动，所以软熔带直接影响着高炉的透气性，同时高炉内煤气流的流动和分布以及利用率都与软熔带的形状和位置密切相关。由此可见软熔带对高炉冶炼有十分重要的影响。然而，高炉内软熔带动形状及位置，一般取决于高炉操作条件及原料的高温冶金性能。因此，许多学者均对铁矿石的软熔性能进行了广泛的研究。

近年来，在研究炉料的软熔性能时，多采用熔滴试验进行分析。熔滴试验中，通过对样品升温过程中，温度、料层高度和料层中压差的连续记录，并利用试样的固定收缩率的温度来代表试样的软化开始温度和软化终了温度，用气流压差陡升的温度来代表熔融开始温度，用第一滴液相滴下的温度来代表滴落温度，最后利用所获得的以上指标对炉料的冶炼性能进行评价。这些指标涵盖了铁矿石从固态到液态的全部过程，本该应对高炉是否适合此种炉料结构提供准确的指导意见，但因熔滴试验结果重现性较差导致此方法的指导效果大打折扣。

熔滴试验常规采用的布料方式为“上下两层各20g焦炭，中间采用矿石混装进入高炉”，且此布料方式从六七十年代起沿用至今。上世纪五六十年代，前苏联、日本等高炉所采用的布料方式为“料钟布料”，导致炉料在高炉内为混合状态，而熔滴试验所涉及的原理就是为了模拟综合炉料在高炉内的形态，所以熔滴试验涉及布料方式为混合布料与当时高炉有很好的对应性。然而随着时代和技术的进步，高炉的布料方式由钟式布料变为了无料钟溜槽布料，炉料在高炉内的形态也产生了多种变化。故现有熔滴试验方法采用的单纯混合已经无法很好的模拟高炉内实际炉料分布状态。

通过大量试验得知，炉料混装所带来的偏析导致熔滴试验重现性比较差，相同两组原料试验结果相差巨大，而对于高炉用料的第一道把关，有时候一丁点儿的差异都会带来实际生产上无可估量的损失。

也就是说，现有技术中熔滴试验采用的单纯混合布料方式，偏析现象严重，不能较好的模拟现有高炉炉料实际分布状态，存在试验重现性比较差的技术问题。

发明内容

本发明通过提供一种模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料方法及系统，解决了现有技术中熔滴试验采用的单纯混合布料方式，偏析现象严重，不能较好的模拟现有高炉炉料实际分布状态，存在的试验重现性比较差的技术问题。

一方面，为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料方法，包括：

称取N克焦炭，将所述N克焦炭放置于坩埚内的底部；

根据预设的试验炉料的总量，分别称取M种试验炉料成分；其中，所述M种试验炉料成分与需模拟的炉料成分相同；所述M种试验炉料成分的比例与需模拟的炉料成分的比例相同；

将所述M种试验炉料成分中的每种试验炉料成分均分为L等份；

从所述每种试验炉料成分中均取一等份进行混匀，作为一批试验炉料；共形成L批试验炉料；

通过布料引导槽，按照高炉溜槽旋转布料的方式将所述L批试验炉料分批依次置于所述坩埚中；

称取P克焦炭，将所述P克焦炭放置于坩埚内；

将所述坩埚置入熔滴试验炉中，进行熔滴试验。

可选的，所述将所述N克焦炭放置于坩埚内的底部之后，还包括：测量所述N克焦炭的焦炭平面至所述坩埚顶端的第一距离；所述将所述L批试验炉料分批依次置于所述坩埚中之后，还包括：测量所述L批试验炉料的料面至所述坩埚顶端的第二距离；通过所述第二距离和所述第一距离，计算出所述L批试验炉料的炉料高度；判断所述炉料高度是否符合预设要求；如果所述炉料高度不符合预设要求，则采取预设的调整措施。

可选的，所述判断所述炉料高度是否符合预设要求，具体为：判断所述炉料高度是否大于等于66mm，且小于等于70mm。

可选的，所述M种试验炉料成分包括：烧结矿、球团矿和块矿。

可选的，N＝20，P＝20，试验炉料的总量等于200克，或N＝40，P＝40，试验炉料的总量等于400克。

可选的，所述焦炭的粒度为10mm～12.5mm；所述M种试验炉料成分的粒度为10mm～12.5mm。

可选的，L等于3或L等于4。

可选的，所述布料引导槽分为上部装入段和下部布料槽；所述上部装入段呈漏斗形；所述下部布料槽为半圆形溜槽。

可选的，所述半圆形溜槽的直径为15mm。

另一方面，提供一种模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料装置，包括：

第一焦炭放置单元，用于称取N克焦炭，将所述N克焦炭放置于坩埚内的底部；

炉料分批单元，用于根据预设的试验炉料的总量，分别称取M种试验炉料成分；其中，所述M种试验炉料成分与需模拟的炉料成分相同；所述M种试验炉料成分的比例与需模拟的炉料成分的比例相同；将所述M种试验炉料成分中的每种试验炉料成分均分为L等份；从所述每种试验炉料成分中均取一等份进行混匀，作为一批试验炉料；共形成L批试验炉料；

布料引导槽，用于按照高炉溜槽旋转布料的方式将所述L批试验炉料分批依次置于所述坩埚中；

第二焦炭放置单元，用于称取P克焦炭，将所述P克焦炭放置于坩埚内；

熔滴试验炉，用于放置所述坩埚，进行熔滴试验。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例提供的方法及系统，一方面，将熔滴试验所用的每种试验炉料均等分后，采用每种取一份的方式混匀为一批试验炉料，并重复混匀出多批试验炉料，再分批装入坩埚内，减少了单纯混匀所带来的偏析现象，更好的模拟现有高炉炉料实际分布状态，提高试验重现性；另一方面，采用布料引导槽模拟高炉溜槽旋转布料，贴近了炉料在炉内的实际状态，进一步提高了试验的重现性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料方法的流程图；

图2为本申请实施例中布料引导槽示意图；

图3为本申请实施例中布料示意图；

图4为本申请实施例中布料后坩埚中炉料分布示意图；

图5为本申请实施例中模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料装置结构图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料方法及系统，解决了现有技术中熔滴试验采用的单纯混合布料方式，偏析现象严重，不能较好的模拟现有高炉炉料实际分布状态，存在的试验重现性比较差的技术问题。实现了减少了偏析现象，更贴近炉料在炉内的实际状态，提高试验重现性的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下：

本申请提供一种模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料方法，包括：

称取N克焦炭，将所述N克焦炭放置于坩埚内的底部；

根据预设的试验炉料的总量，分别称取M种试验炉料成分；其中，所述M种试验炉料成分与需模拟的炉料成分相同；所述M种试验炉料成分的比例与需模拟的炉料成分的比例相同；

将所述M种试验炉料成分中的每种试验炉料成分均分为L等份；

从所述每种试验炉料成分中均取一等份进行混匀，作为一批试验炉料；重复上述步骤，以共形成L批试验炉料；

通过布料引导槽，按照高炉溜槽旋转布料的方式将所述L批试验炉料分批依次置于所述坩埚中；

称取P克焦炭，将所述P克焦炭放置于坩埚内；

将所述坩埚置入熔滴试验炉中，进行熔滴试验。

本申请实施例提供的方法及系统，将熔滴试验所用炉料均等分后一一混匀，并采用布料引导槽模拟高炉溜槽旋转布料方式，分批次装入坩埚内，不但可以解决常规熔滴试验方法由于综合炉料简单混装的偏析现象带来的熔滴试验结果重现性较差的问题，还可以很好模拟高炉内炉料实际状态，提高了试验的重现性，使所测得数据更具有代表性，从而为实际生产提供准确可靠的数据支撑。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一

在本实施例中，提供了一种模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料方法，请参考图1，图1为本申请实施例中模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料方法的流程图，如图1所示，所述方法包括：

步骤S101，称取N克焦炭，将所述N克焦炭放置于坩埚内的底部；

步骤S102，根据预设的试验炉料的总量，分别称取M种试验炉料成分；其中，所述M种试验炉料成分与需模拟的炉料成分相同；所述M种试验炉料成分的比例与需模拟的炉料成分的比例相同；

步骤S103，将所述M种试验炉料成分中的每种试验炉料成分均分为L等份；

步骤S104，从所述每种试验炉料成分中均取一等份进行混匀，作为一批试验炉料；重复上述步骤，以共形成L批试验炉料；

步骤S105，通过布料引导槽，按照高炉溜槽旋转布料的方式将所述L批试验炉料分批依次置于所述坩埚中；

步骤S106，称取P克焦炭，将所述P克焦炭放置于坩埚内；

步骤S107，将所述坩埚置入熔滴试验炉中，进行熔滴试验。

具体来讲，由于目前高炉采用的布料手段为“联合料仓拉料—炉顶溜槽布料”，主要流程为：炉料在联合料仓内储存，再按照下料顺序通过皮带运送至高炉炉顶，并通过布料溜槽完成布料。随着一罐又一罐的下料，炉料在高炉内存在状态逐步呈现出为分层混合。故本发明从实际高炉布料方式进行考虑，采用上述分批混合，分批布料的方式，在较小管径的石墨坩埚内更贴合的模拟了现有高炉常用布料方式。

下面对所述熔滴试验布料方法进行详细说明：

首先，执行步骤S101，即称取N克焦炭，将所述N克焦炭放置于坩埚内的底部。

在具体实施过程中，所述N克焦炭铺平放置在所述坩埚的底部；所述焦炭的粒度可以为10mm～12.5mm；在此不作限制；

进一步，所述焦炭的质量可以根据试验炉料的总量确定：当所述试验炉料的总量为200克时，N等于20；当所述试验炉料的总量为400克时，N等于40。

接下来，执行步骤S102、步骤S103和步骤S104，根据预设的试验炉料的总量，分别称取M种试验炉料成分；其中，所述M种试验炉料成分与需模拟的炉料成分相同；所述M种试验炉料成分的比例与需模拟的炉料成分的比例相同；

将所述M种试验炉料成分中的每种试验炉料成分均分为L等份；

从所述每种试验炉料成分中均取一等份进行混匀，作为一批试验炉料；重复上述步骤，以共形成L批试验炉料；

在具体实施过程中，所述M种试验炉料成分的重量的总和等于所述试验炉料的总量；所述M种试验炉料成分可以包括：烧结矿、球团矿和块矿。

进一步，所述M种试验炉料成分的粒度为10mm～12.5mm。

下面，为了帮助理解，以具体的实例来说明如何称取和等分试验炉料成分：

假设所述试验炉料的总量为200g，需模拟的炉料成分为：20％的A、50％的B和30％的C，L等于4。

则所述M种试验炉料成分为A、B和C，为了使所述M种试验炉料成分的比例与需模拟的炉料成分的比例相同，且总量为200g，则需要称取40g的A、100g的B和60g的C；

再将40g的A分为4份，每份10g；将100g的B分为4份，每份25g；将60g的C分为4份，每份15g；

将A、B和C各取一份混匀作为一批试验炉料；重复所述混匀步骤，以共形成4批试验炉料，其中，每批试验炉料为10g的A、25g的B和15g的C混匀形成。

在具体实施过程中，L等于3或L等于4，当然，也可以根据需要设置L等于其他值，在此不作限制。

再下来，执行步骤S105，通过布料引导槽，按照高炉溜槽旋转布料的方式将所述L批试验炉料分批依次置于所述坩埚中；

在本申请实施例中，如图2所示，所述布料引导槽分为上部装入段201和下部布料槽202；所述上部装入段201呈漏斗形；所述下部布料槽202为半圆形溜槽。

进一步，所述半圆形溜槽的直径为15mm。

具体来讲，通过将所述L批试验炉料分批依次置于所述坩埚中，能减少单纯混匀带来的偏析现象。

在具体实施过程中，为了保证所有试验炉料能装置在坩埚中，且保证试验炉料的试验效果，还可以控制炉料料柱的高度。

具体来讲，所述将所述N克焦炭放置于坩埚内的底部之后，还包括：测量所述N克焦炭的焦炭平面至所述坩埚顶端的第一距离；

所述将所述L批试验炉料分批依次置于所述坩埚中之后，还包括：测量所述L批试验炉料的料面至所述坩埚顶端的第二距离；

通过所述第二距离和所述第一距离，计算出所述L批试验炉料的炉料高度；

判断所述炉料高度是否符合预设要求；

如果所述炉料高度不符合预设要求，则采取预设的调整措施。

所述通过所述第二距离和所述第一距离，计算出所述L批试验炉料的炉料高度，具体为，用所述第一距离减去所述第二距离得到所述炉料高度。

在具体实施过程中，所述判断所述炉料高度是否符合预设要求，具体为：

判断所述炉料高度是否大于等于66mm，且小于等于70mm。

再下来，执行步骤S106，称取P克焦炭，将所述P克焦炭放置于坩埚内。

进一步，所述焦炭的质量可以根据试验炉料的总量确定：当所述试验炉料的总量为200克时，P等于20；当所述试验炉料的总量为400克时，P等于40。

最后，执行步骤S107，将所述坩埚置入熔滴试验炉中，进行熔滴试验。

为了帮助理解，下面提供一具体实例来对本发明进行说明：

以需模拟的炉料结构为：63％烧结矿+29％球团矿+8％块矿，为例：

首先，进行试样制备。把试验用到的烧结矿、球团矿、块矿和焦炭进行破碎，分别筛取10～12.5mm的含铁炉料和焦炭，并在105℃温度下烘干待用；

接下来，进行试样称量及等分。设所需炉料结构总量为200g，依据炉料结构，分别称量粒度为10～12.5mm的烧结矿126g、球团矿58g、块矿16g和两组20g焦炭，再将每种类型的铁矿石各分为三等份；

再下来，进行分批次混合。将每种铁矿石单独取出一份进行混匀，作为一批试验炉料，从而得到三批混合均匀的试验炉料，其中，每批试验炉料包括一份烧结矿、一份球团矿和一份块矿；

再下来，模拟溜槽布料。将20g焦炭置于坩埚下部，并测量焦炭平面至坩埚顶端距离。然后将每批次混匀后的炉料，如图3所示，在布料引导槽301帮助下，按照高炉溜槽旋转布料方式分批次置于坩埚302中；

然后，测量料柱高度。装填完毕后测量料面至坩埚顶端距离，并计算料柱高度，料柱高炉一般控制在68±2mm；

最后，再次将粒度为10～12.5mm的焦炭20g置于坩埚中，如图4所示，在焦炭层401之间形成三层混合试验炉料402，并将坩埚放入熔滴试验炉中开始试验。

对试验结果进行检测，表1为常规布料手法下两组对比试验结果，表2为分批次混装法布料下两组试验结果。经过对比得知，常规布料手法下炉料熔滴试验结果偏差较大，而采用分批次混装法进行布料的炉料熔滴试验结果基本相似。

可见，通过分批次混装，大幅度的降低了实验误差，并且更加贴近目前高炉内炉料实际状态，为准确评判高炉原料质量提高了可靠的依据。

表1

表2

基于同一发明构思，本申请还提供了实施例一中方法对应的装置，详见实施例二。

实施例二

在本实施例中，提供了一种模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料装置，如图5所示，所述装置包括：

第一焦炭放置单元501，用于称取N克焦炭，将所述N克焦炭放置于坩埚内的底部；

炉料分批单元502，用于根据预设的试验炉料的总量，分别称取M种试验炉料成分；其中，所述M种试验炉料成分与需模拟的炉料成分相同；所述M种试验炉料成分的比例与需模拟的炉料成分的比例相同；将所述M种试验炉料成分中的每种试验炉料成分均分为L等份；从所述每种试验炉料成分中均取一等份进行混匀，作为一批试验炉料；共形成L批试验炉料；

布料引导槽503，用于按照高炉溜槽旋转布料的方式将所述L批试验炉料分批依次置于所述坩埚中；

第二焦炭放置单元504，用于称取P克焦炭，将所述P克焦炭放置于坩埚内；

熔滴试验炉505，用于放置所述坩埚，进行熔滴试验。

本实施例中装置的工作原理，在实施例一中已经详细说明，为了说明书的简洁，在此就不再累述了。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本申请实施例提供的方法及系统，一方面，将熔滴试验所用的每种试验炉料均等分后，采用每种取一份的方式混匀为一批试验炉料，并重复混匀出多批试验炉料，再分批装入坩埚内，减少了单纯混匀所带来的偏析现象，更好的模拟现有高炉炉料实际分布状态，提高试验重现性；另一方面，采用布料引导槽模拟高炉溜槽旋转布料，贴近了炉料在炉内的实际状态，进一步提高了试验的重现性。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料方法，其特征在于，所述方法包括：

称取N克焦炭，将所述N克焦炭放置于坩埚内的底部；

根据预设的试验炉料的总量，分别称取M种试验炉料成分；其中，所述M种试验炉料成分与需模拟的炉料成分相同；所述M种试验炉料成分的比例与需模拟的炉料成分的比例相同；

将所述M种试验炉料成分中的每种试验炉料成分均分为L等份；

从所述每种试验炉料成分中均取一等份进行混匀，作为一批试验炉料；共形成L批试验炉料；

通过布料引导槽，按照高炉溜槽旋转布料的方式将所述L批试验炉料分批依次置于所述坩埚中；所述布料引导槽分为上部装入段和下部布料槽；所述上部装入段呈漏斗形；所述下部布料槽为半圆形溜槽；

称取P克焦炭，将所述P克焦炭放置于坩埚内；

将所述坩埚置入熔滴试验炉中，进行熔滴试验。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述将所述N克焦炭放置于坩埚内的底部之后，还包括：测量所述N克焦炭的焦炭平面至所述坩埚顶端的第一距离；

所述将所述L批试验炉料分批依次置于所述坩埚中之后，还包括：测量所述L批试验炉料的料面至所述坩埚顶端的第二距离；

通过所述第二距离和所述第一距离，计算出所述L批试验炉料的炉料高度；

判断所述炉料高度是否符合预设要求；

如果所述炉料高度不符合预设要求，则采取预设的调整措施。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断所述炉料高度是否符合预设要求，具体为：

判断所述炉料高度是否大于等于66mm，且小于等于70mm。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述M种试验炉料成分包括：

烧结矿、球团矿和块矿。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

N＝20，P＝20，试验炉料的总量等于200克，或

N＝40，P＝40，试验炉料的总量等于400克。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焦炭的粒度为10mm～12.5mm；所述M种试验炉料成分的粒度为10mm～12.5mm。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，L等于3或L等于4。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半圆形溜槽的直径为15mm。

9.一种模拟高炉炉料实际分布的熔滴试验布料装置，其特征在于，所述装置包括：

第一焦炭放置单元，用于称取N克焦炭，将所述N克焦炭放置于坩埚内的底部；

炉料分批单元，用于根据预设的试验炉料的总量，分别称取M种试验炉料成分；其中，所述M种试验炉料成分与需模拟的炉料成分相同；所述M种试验炉料成分的比例与需模拟的炉料成分的比例相同；将所述M种试验炉料成分中的每种试验炉料成分均分为L等份；从所述每种试验炉料成分中均取一等份进行混匀，作为一批试验炉料；共形成L批试验炉料；

布料引导槽，用于按照高炉溜槽旋转布料的方式将所述L批试验炉料分批依次置于所述坩埚中；所述布料引导槽分为上部装入段和下部布料槽；所述上部装入段呈漏斗形；所述下部布料槽为半圆形溜槽；

第二焦炭放置单元，用于称取P克焦炭，将所述P克焦炭放置于坩埚内；

熔滴试验炉，用于放置所述坩埚，进行熔滴试验。