CN106645157A - 一种测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置 - Google Patents

一种测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置，它包括加热炉、气氛控制系统、温度控制系统、熔体熔化特性测量系统和控制显示系统；样品放在加热炉内进行反应，气氛控制系统用于控制加热炉内的反应气氛，温度控制系统用于控制加热炉内样品的反应温度，熔体熔化特性测量系统用于测量测量加热炉内的样品的熔化特性，控制显示系统用于根据气氛控制系统测量的气体流量计算氧分压和硫分压并根据公式计算熔渣硫容量。本发明综合测试装置不仅可以用于利用渣‑气平衡测熔渣硫容量，而且可以用于测熔体的熔化特性。

Description

一种测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置
技术领域
本发明涉及冶金过程测试仪器，具体涉及一种测量熔渣硫容量和熔化特性综合装置。
背景技术
高温熔渣的硫容量和熔化特性是高温熔体非常重要的性质，对冶金过程中的脱硫，炉子顺行和提高产品质量有重要影响。目前测量炉渣硫容量的实验装置主要包括准备气氛装置和水平加热炉。而测熔体熔化特性的实验装置主要由水平加热炉和独立的视频成像装置。目前，这两种测量装置之间并没有什么联系，使用起来极为不便，因此需要一种可以同时用于完成两种测量的装置。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种可以同时用于熔渣硫容量和熔化特性测量的综合测量装置，极大地便利了冶金工作者。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量
装置，其特征在于：包括加热炉、气氛控制系统、温度控制系统、熔体熔化特性测量系
统和控制显示系统；
加热炉：包括炉体、发热体、送样器和炉管；
所述炉体包括炉壁和炉盖；所述炉壁为左侧开口的U型结构，所述炉盖设置在炉壁的左侧，且与炉壁密封连接；所述炉盖上具有用于安装炉管的安装孔；
所述炉壁内设有耐火材料、所述耐火材料在炉壁内围成一个水平开口的炉腔；
所述炉管通过所述安装孔水平设置在炉腔内，炉管的右端位于炉壁外侧，且炉管的右端通过右侧密封套密封；
所述右侧密封套上具有出气孔；
所述炉管的左侧设有与其密封连通的连接管，所述连接管的左侧通过盖子密封；
所述盖子上具有第一进气孔；
所述发热体用于给炉管加热，且设置在炉管与耐火材料之间；
所述送样器设置在炉管内，且可水平移动，所述送样器上设有载体；
气氛控制系统：包括多个气瓶、气体混合装置、多条输气支路和输气干路；
所述多个气瓶内储存有测量所需气体；
所述多条输气支路的出气口分别与气体混合装置进气口连通，所述输气干路的进气端与气体混合装置的气体出口连通，所述输气干路的出气端与第一进气孔连通；
所述每个储气瓶的气体出口与一条输气支路的进气连通，每条输气支路上向远离输气瓶的方向依次连接有减压阀和气体流量计；
温度控制系统：包括热电偶和温控柜；
所述热电偶设置在载体上，热电偶的数据输出端与温控柜温度输入端连接，将所测温度信号输入温度柜，温控柜根据接收到的温度信号控制发热体的加热温度；
熔体熔化特性测量系统：包括用于照亮炉管的光源发射器和用于拍摄炉管内反应情况的视频成像装置；
所述光源发射器和视频成像装置分别设置在炉管的两侧；
控制显示系统：包括显示装置和控制器；
所述温控柜的温度信号输出端与控制器温度接收端连接，控制器的显示信号输出端与显示装置的显示信号输入端连接；所述每条支路上的气体流量计的气体流量信号输出分别与控制器的流量信号输入端连接；
所述控制器通过每条支路上的气体流量计测量的气体流量计算得到氧分压和硫分压并根据公式计算熔渣硫容量；
其中，CS表示熔渣硫容量，(％S)表示熔渣的硫含量，通过检测获得。
作为优化，所述炉壁包括外层和内层，所述外层和内层之间具有装载冷却水的空隙；
所述外层上具有注入和排出冷却水的冷却水管口。
作为优化，所述耐火材料包括自外而内设置的保温石棉和耐火砖。
作为优化，所述炉管的左端与连接管的连接处设有左侧密封套。
作为优化，所述盖子上具有用于炉管内部的左侧观察口。
作为优化，所述右侧密封套上具有用于观察炉管内部的右侧观察口。
作为优化，还包括保温罩，所述保温罩将发热体围住。
作为优化，所述炉盖上具有向炉腔内通入发热体保护气体的第二进气孔。
作为优化，所述每条输气支路上设有净化器，且所述净化器位于减压阀和气体流量计之间。
作为优化，所述熔体熔化特性测量系统还包括计算机和打印机；
所述视频成像装置的视频信号输出通过图案采集卡与计算机相连，所述计算机与打印机连接，通过打印机将接收的图像打印。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
1、本装置功能多样，不仅可以测量熔渣的硫容量而且可以测量高温熔体的熔化特性。
(1)测熔渣硫容量，本装置性能优秀，采用石墨发热体在惰性气氛下发热，其技术参数可以达到：最高工作温度1800℃；长时间工作温度：1750℃；2h内炉温达到1700℃；控温精度：士1℃；
(2)测熔体熔化特性，本装置采用视频成像、计算机自动图像处理及试样熔化温度特性的判断，可报出开始熔化温度、半球点温度、流淌温度，以及熔化温度，消除了人为因素对测试结果的影响。另外，还可对试样全部测试过程进行图像和数据的重放和浏览。再者测试结果的图像和数据，选用高分辨的视频成像和图像处理技术，使熔化过程画面更清晰，可存储每个试样熔化过程的全部图像，大幅度的提高了测试精度。
2、本装置具有操作简单、数据可靠、自动化程度高，可以显著节省人力和工作时间等优点，可以较为广泛的用于冶金过程的测量和研究中。
附图说明
图1为本发明综合测量装置的结构图。
图2为本发明中加热炉的结构图。
图中，炉体1-1、耐火材料1-2、保温罩1-3、发热体1-4、送样器1-5、载体1-6、炉盖1-7、连接管1-8、左侧密封套1-9、右侧密封套1-9’、盖子1-10、观察口1-11、右侧观察口1-11’、第一进气孔1-12、第二进气孔1-13、出气孔1-14、冷却水管口1-15、炉管1-17；
气瓶2-1、减压阀2-2、气体流量计2-3、净化器2-4、气体混合装置2-5；
温度控制系统3；
光源发射器4-1、视频成像装置4-2；
控制显示系统5；
操作台6。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
一种测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置，包括加热炉1、气氛控制系统2、温度控制系统3、熔体熔化特性测量系统和控制显示系统5；
加热炉1：包括炉体1-1、发热体1-4、送样器1-5和炉管1-17；
所述炉体1-1包括炉壁和炉盖1-7；所述炉壁为左侧开口的U型结构，所述炉盖1-7设置在炉壁的左侧，且与炉壁密封连接。
作为优化，所述炉壁包括外层和内层，所述外层和内层之间具有装载冷却水的空隙；所述外层上具有注入和排出冷却水的冷却水管口1-15。
所述炉盖1-7上具有用于安装炉管1-17的安装孔；
作为优化，所述炉盖1-7上具有向炉腔内通入发热体保护气体的第二进气孔1-13。此处发热体保护气体为惰性气体，其作用在于保护发热体在高温时不被氧化而损坏。
所述炉壁内设有耐火材料1-2、所述耐火材料1-2在炉壁内围成一个水平开口的炉腔。
作为优化，所述耐火材料1-6包括自外而内设置的保温石棉和耐火砖，耐火砖形成炉腔，起着固定和隔热作用。
所述炉管1-17通过所述安装孔水平设置在炉腔内，炉管1-17的右端位于炉壁外侧，且炉管1-17的右端通过右侧密封套1-9’密封。
所述右侧密封套1-9’上具有出气孔1-14。
作为优化，所述右侧密封套1-9’上还具有用于观察炉管1-17内部的右侧观察口1-11’。
所述炉管1-17的左侧设有与其密封连通的连接管1-8，所述连接管1-8的左侧通过盖子1-10密封；所述盖子1-10上具有第一进气孔1-12。
作为优化，所述炉管1-17的左端与连接管1-8的连接处设有左侧密封套1-9。从而保证连接管1-8与炉管1-17的密封连接。
作为优化，所述盖子1-10上具有用于炉管1-17内部的左侧观察口1-11。
所述发热体1-4用于给炉管1-17加热，且设置在炉管1-17与耐火材料1-2之间。
作为优化，最好还包括保温罩1-3，所述保温罩1-3将发热体1-4围住。从而尽可能地减少发热体1-4发出的热量的损失。
所述送样器1-5设置在炉管1-17内，且可水平移动，所述送样器1-5上设有载体1-6；
在测熔渣硫容量时使用装铂金舟的载体，在测熔体熔化特性时使用装圆柱坩埚的载体。
气氛控制系统2：包括多个气瓶2-1、气体混合装置2-5、多条输气支路和输气干路；
所述多个气瓶2-1内储存有测量所需气体；
所述多条输气支路的出气口分别与气体混合装置2-5进气口连通，所述输气干路的进气端与气体混合装置2-5的气体出口连通，所述输气干路的出气端与第一进气孔1-12连通；
所述每个储气瓶的气体出口与一条输气支路的进气连通，每条输气支路上向远离输气瓶的方向依次连接有减压阀2-2和气体流量计2-3。
作为优化，所述每条输气支路上设有净化器2-4，且所述净化器2-4位于减压阀2-2和气体流量计2-3之间。净化器2-4的设置可以对气瓶中的气体进行干燥和净化，从而尽可能地减少气体中杂质对测量结果的影响。
温度控制系统3：包括热电偶和温控柜；
所述热电偶设置在载体1-6上，用于测量炉管1-17内的温度热电偶的数据输出端与温控柜温度输入端连接，将所测温度信号输入温度柜，温控柜根据接收到的温度信号控制发热体1-4的加热温度。
熔体熔化特性测量系统：包括用于照亮炉管1-17的光源发射器4-1和用于拍摄炉管1-17内反应情况的视频成像装置4-2；视频成像装置4-2为高倍摄像机。
所述光源发射器4-1和视频成像装置4-2分别设置在炉管1-17的两侧；
作为优化，所述熔体熔化特性测量系统还包括计算机和打印机；所述视频成像装置4-2的视频信号输出通过图案采集卡与计算机相连，所述计算机与打印机连接，通过打印机将接收的图像打印。
控制显示系统5；包括显示装置和控制器；
所述温控柜的温度信号输出端与控制器温度接收端连接，控制器的显示信号输出端与显示装置的显示信号输入端连接；所述每条支路上的气体流量计2-3的气体流量信号输出分别与控制器的流量信号输入端连接；
所述控制器通过每条支路上的气体流量计2-3测量的气体流量计算得到氧分压和硫分压并根据公式计算熔渣硫容量；
其中，CS表示熔渣硫容量，(％S)表示熔渣的硫含量，通过检测获得。
具体地，将熔渣焙烧压好样放进高温炉内在1673K(1000℃)保温12h，然后，取样检测熔渣中的硫含量，检测过程属于现有技术，本申请中不再赘述。
一种测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置，属于冶金过程测试仪器，该实验装置不仅可以利用渣-气平衡测量熔渣的硫容量，还可以测量熔体的熔化特性(开始熔化温度、半球点温度、流淌温度)。为方便使用，最好将气氛控制系统2、温度控制系统3、熔体熔化特性测量系统和控制显示系统5设置在操作台6上，一方面方便测量，另一方面保证测量结果的准确性。
当测量熔渣的硫容量时，就用不上熔体熔化特性测量系统，主要由气氛控制系统、高温加热炉、温度控制系统、控制显示系统组成。气氛控制系统准备实验所需的Ar、CO、CO2、SO2混合气体，将配好的渣样焙烧压好样放进高温炉内在1673K(1000℃)保温12h，然后，取样检测渣样中的硫含量，最后计算出熔渣的硫容量。当测量熔体的熔化特性时，熔体熔化特性测量系统中视频成像的高倍摄像头对准炉内的样品和另一端的光源发射器，摄像机视频信号输出通过图像采集卡与计算机相连。
(1)当测量熔渣的硫容量时，多个储气瓶中分别装入Ar、CO、CO2、SO2，经混合装置2-5混合，得到混合气体，将配好的渣样焙烧压好样放进高温炉内在1673K(1000℃)保温12h，然后，取样检测渣样中的硫含量；所述控制器通过每条支路上的气体流量计(2-3)测量的气体流量计算得到氧分压和硫分压并根据公式计算熔渣硫容量。
(2)当测量熔体的熔化特性时，熔体熔化特性测量系统中视频成像的高倍摄像头对准炉管1-17内的样品和另一端的光源发射器4-1，摄像机视频信号输出到控制显示系统(计算机)。测量过程中，设置每隔一段时间记录一下数据直至结束，最后得到所测熔体的熔化特性结果。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置，其特征在于：包括加热炉(1)、气氛控制系统(2)、温度控制系统(3)、熔体熔化特性测量系统和控制显示系统(5)；
加热炉(1)：包括炉体(1-1)、发热体(1-4)、送样器(1-5)和炉管(1-17)；
所述炉体(1-1)包括炉壁和炉盖(1-7)；所述炉壁为左侧开口的U型结构，所述炉盖(1-7)设置在炉壁的左侧，且与炉壁密封连接；所述炉盖(1-7)上具有用于安装炉管(1-17)的安装孔；
所述炉壁内设有耐火材料(1-2)、所述耐火材料(1-2)在炉壁内围成一个水平开口的炉腔；
所述炉管(1-17)通过所述安装孔水平设置在炉腔内，炉管(1-17)的右端位于炉壁外侧，且炉管(1-17)的右端通过右侧密封套(1-9’)密封；
所述右侧密封套(1-9’)上具有出气孔(1-14)；
所述炉管(1-17)的左侧设有与其密封连通的连接管(1-8)，所述连接管(1-8)的左侧通过盖子(1-10)密封；
所述盖子(1-10)上具有第一进气孔(1-12)；
所述发热体(1-4)用于给炉管(1-17)加热，且设置在炉管(1-17)与耐火材料(1-2)之间；
所述送样器(1-5)设置在炉管(1-17)内，且可水平移动，所述送样器(1-5)上设有载体(1-6)；
气氛控制系统(2)：包括多个气瓶(2-1)、气体混合装置(2-5)、多条输气支路和输气干路；
所述多个气瓶(2-1)内储存有测量所需气体；
所述多条输气支路的出气口分别与气体混合装置(2-5)进气口连通，所述输气干路的进气端与气体混合装置(2-5)的气体出口连通，所述输气干路的出气端与第一进气孔(1-12)连通；
所述每个储气瓶的气体出口与一条输气支路的进气连通，每条输气支路上向远离输气瓶的方向依次连接有减压阀(2-2)和气体流量计(2-3)；
温度控制系统(3)：包括热电偶和温控柜；
所述热电偶设置在载体(1-6)上，热电偶的数据输出端与温控柜温度输入端连接，将所测温度信号输入温度柜，温控柜根据接收到的温度信号控制发热体(1-4)的加热温度；
熔体熔化特性测量系统：包括用于照亮炉管(1-17)的光源发射器(4-1)和用于拍摄炉管(1-17)内反应情况的视频成像装置(4-2)；
所述光源发射器(4-1)和视频成像装置(4-2)分别设置在炉管(1-17)的两侧；
控制显示系统(5)：包括显示装置和控制器；
所述温控柜的温度信号输出端与控制器温度接收端连接，控制器的显示信号输出端与显示装置的显示信号输入端连接；所述每条支路上的气体流量计(2-3)的气体流量信号输出分别与控制器的流量信号输入端连接；
所述控制器通过每条支路上的气体流量计(2-3)测量的气体流量计算得到氧分压和硫分压并根据公式计算熔渣硫容量；
其中，CS表示熔渣硫容量，(％S)表示熔渣的硫含量，通过检测获得。
2.如权利要求1所述的测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置，其特征在于：所述炉壁包括外层和内层，所述外层和内层之间具有装载冷却水的空隙；
所述外层上具有注入和排出冷却水的冷却水管口(1-15)。
3.如权利要求1或2所述的测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置，其特征在于：所述耐火材料(1-6)包括自外而内设置的保温石棉和耐火砖。
4.如权利要求3所述的测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置，其特征在于：所述炉管(1-17)的左端与连接管(1-8)的连接处设有左侧密封套(1-9)。
5.如权利要求4所述的测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置，其特征在于：所述盖子(1-10)上具有用于炉管(1-17)内部的左侧观察口(1-11)。
6.如权利要求5所述的测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置，其特征在于：所述右侧密封套(1-9’)上具有用于观察炉管(1-17)内部的右侧观察口(1-11’)。
7.如权利要求1所述的测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置，其特征在于：还包括保温罩(1-3)，所述保温罩(1-3)将发热体(1-4)围住。
8.如权利要求7所述的测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置，其特征在于：所述炉盖(1-7)上具有向炉腔内通入发热体保护气体的第二进气孔(1-13)。
9.如权利要求1所述的测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置，其特征在于：所述每条输气支路上设有净化器(2-4)，且所述净化器(2-4)位于减压阀(2-2)和气体流量计(2-3)之间。
10.如权利要求1所述的测量熔渣硫容量和熔化特性综合测量装置，其特征在于：所述熔体熔化特性测量系统还包括计算机和打印机；
所述视频成像装置(4-2)的视频信号输出通过图案采集卡与计算机相连，所述计算机与打印机连接，通过打印机将接收的图像打印。
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CN109443251A (zh) * 2018-12-18 2019-03-08 上海大恒光学精密机械有限公司 高温固体材料高温接触角的测试装置和测量方法

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