CN107543778A - 一种检测高炉炉渣黏度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测高炉炉渣黏度的装置及方法，解决现有高炉炉渣黏度测试装置对高炉炉渣的要求高、检测精度低、检测成本高的问题。本发明装置，包括测试单元、测试台、加热装置；其特征在于，测试单元包括电动机、传感器、计算机控制系统、旋转杆、测试容器和感应测头，电动机通过传动装置与旋转杆相连；旋转杆另一端固定连接有感应测头；旋转杆的上端安装有传感器，传感器与计算机控制系统相连；测试台中部设置有凹槽，测试容器安放在测试台的凹槽内，测试台的四周设有加热装置；测试容器顶部设有密封盖，密封盖上设有保护气体出口管道和感应测头安装通道，测试容器的侧壁设有保护气体入口管道。本发明装置结构简单，操作方便，测试精度高。

Description

一种检测高炉炉渣黏度的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种冶金炉渣黏度检测装置，特别涉及一种检测高炉炉渣黏度的装置及方法，属于高炉炼铁炉渣检测技术领域。

背景技术

在现代化高炉冶炼生产中，由于原材料，特别是焦碳的供需矛盾日益加剧，外加焦碳价格、炼铁成本等因素，迫使炼铁生产走节焦、增铁的新技术路线。高炉喷煤高炉喷煤技术采用价格低廉的煤粉部分替代价格高昂且日益匮乏的冶金焦，降低了企业成本，缓解了环保压力；同时高炉喷煤提高了煤气的还原能力，为高风温和富氧冶炼创造了条件，有利于冶炼强度的提高和高炉操作指标的改善，是钢铁联合企业生存发展的关键技术之一。然而统计结果显示，多年来全国高炉的平均煤比一直在120kg/t的水平上徘徊，相比于世界先进水平的180～220kg/t仍很大的差距。进一步提高喷吹量是高炉喷煤发展的必然趋势，但喷吹量的增大势必会造成煤粉燃烧率的降低，未燃煤粉量也随之增加，这会对高炉的顺行、炉渣黏度等产生不良影响。研究未燃煤粉对高炉炉渣黏度的影响，充分发挥喷吹煤粉的特点对高炉炼铁具有重要意义。

高炉生产实践表明煤粉在高炉风口前的燃烧率在85％以上，便不会对高炉生产过程产生不利影响。然而在实际高炉冶炼过程中，有的煤粉燃烧性好，在风口前很容易完全燃烧，置换比很高；而有些煤很难燃烧，置换比很低，燃烧率只能达到80％左右，风口前未燃煤粉很多，形成煤粉熔体。未燃煤粉熔体颗粒的产生一方面增加了炉渣的黏度，阻塞煤气通道；另一方面未燃煤粉中的灰分又参与还原反应的进行，促进熔渣的流动。因此有必要对含有未燃煤粉的炉渣黏度进行检测，充分了解未燃煤粉对炉渣黏度的影响，以进一步优化喷煤工艺参数、提高喷煤效果。

通过专利检索，目前已有相关的黏度测试方法及其装置公开。如：中国专利申请号CN200720001223.5，公开了一种黏度测试装置，该方案提供了一种定位、移动电子式推拉力装置与置换感测头的黏度测试方法；但测试平台上未向待测物体提供高温热源，该装置要求待测物体当前状态必须为液体，不能检测在高温状态下熔化的物体黏度，具有很大的局限性。中国专利申请号CN200510022340.5，公开了一种黏度测试方法及可用于该方法的马式漏斗，该方案采用测试待测液体从马式漏斗中流下的断线时间，来表征待测液体浓度；该方案测试方法不够精确，误差大；同时具有测试黏度大的待测液体时断线时间过长、待测物质只能是液体的缺点。中国专利申请号CN201020552861.8，公开了一种反应釜的黏度监测装置，该方案在釜体的侧壁上设有自动黏度测试仪，自动测试仪的探头位于釜内对待测物质进行测试；该方案理论上可以测试多状态物质，但不能测试高温状态下的熔体黏度，而且由于设备过于复杂，使得操作繁琐，同时增加了黏度测试设备的成本。

综上所述，现有的黏度测试装置均未向待测物质提供高温热源和无氧气氛，多为测试当前状态为液态的物质黏度，不能测试当前状态为固态、高温状态下熔化的物体黏度，待测物质具有很大的局限性。且现有黏度测试装置的测试方法存在测试不够准确或设备过于复杂、成本偏高的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测高炉炉渣黏度的装置及方法，主要解决现有高炉炉渣黏度测试装置对高炉炉渣的要求高、检测精度低、检测成本高的技术问题，满足含有未燃煤粉的高炉炉渣黏度的精准测量。

本发明的目的在于克服现有黏度测试待测物质具有很强局限性、黏度测试装置测试不够准确或设备过于复杂、成本过高的不足，提供了一种含有未燃煤粉的高炉炉渣黏度测试装置及其方法。

通过采用本发明的技术方案，可利用黏度测试装置中高温热源和无氧气氛将待测煤粉和炉渣混合物加热熔化，再对其进行测试，解决了现有黏度测试装置的不足，且测试结果误差小。

本发明采用的技术方案是：一种检测高炉炉渣黏度的装置，包括测试单元、测试台、加热装置；其特征在于，测试单元包括电动机、传感器、计算机控制系统、旋转杆、测试容器和感应测头，电动机通过传动装置与旋转杆相连；旋转杆另一端固定连接有感应测头，以测试高炉炉渣黏度；旋转杆的上端按装有传感器，传感器与计算机控制系统相连；测试台中部设置有安放测试容器的凹槽，测试容器安放在测试台的凹槽内，测试台的四周设有用于加热测试容器的加热装置；测试容器顶部设有密封盖，密封盖上设有保护气体出口管道和感应测头安装通道，测试容器的侧壁设有保护气体入口管道；所述的保护气体入口管道与保护气体罐相连通；所述的保护气体出口管道与保护气体收集装置相连通。

所述的连接电动机与旋转杆的传动装置包括齿轮和传动轴，电动机通过齿轮带动旋转杆进行旋转，通过传动轴控制旋转杆的升降。

更进一步地，所述的加热装置为硅钼棒高温加热装置。

更进一步地，所述的传感器为扭矩传感器。

更进一步地，所述的测试容器为石墨坩埚。

更进一步地，所述的感应测头为可更换的石墨感应测头。

采用上述装置检测高炉炉渣黏度的方法，包括以下步骤：

1)试样称装，称取含有未燃煤粉的高炉炉渣试样，将试样装入测试容器，将装有试样的测试容器安放在测试台的凹槽内并固定；

2)试样置于无氧气氛中，操控测试单元中的传动装置将旋转杆缓慢下降至测试容器内试样的上方；将测试容器顶部的密封盖与测试容器密封连接，使旋转杆位于感应测头的安装通道内；通过测试容器侧壁上的保护气体入口管道向测试容器内通入惰性气体，对测试容器形成正压密封，测试容器内形成无氧气氛，测试容器内的惰性气体从测试容器的密封盖上的保护气体出口管道溢出进入保护气体收集装置；

3)试样加热，操控加热装置进入加热模式对测试容器内试样进行加热，试样完全熔化后，操控加热装置从加热模式转换为保温模式；

4)试样黏度计算，操控旋转杆使感应测头进入熔化后试样中，操控电动机带动旋转杆旋转，传感器将检测的数据传输至计算机控制系统，计算机控制系统根据传感器输出数据计算出试样的黏度。

更进一步地，步骤1)中所述的装入到测试容器中的试样体积为测试容器容积的0.3—0.4时效果为佳。

步骤2)中所述的保护气体为纯度≥99.9％的氮气或氩气，保护气体流量为1-2L/min。

高炉炉渣中含有的未燃煤粉比例根据高炉实际工况确定。

通过采用本发明方法，利用检测装置中加热装置，先将含有未燃煤粉的高炉炉渣在无氧气氛下加热熔化，然后测量其黏度，测试精度高，测试简便。

本发明方法通过对含有未燃煤粉的高炉炉渣黏度准确检测，充分了解未燃煤粉对炉渣黏度的影响，对于喷煤工艺参数的优化具有重要意义。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明检测装置设有加热装置、测试容器上配有密封盖和保护气体管路，能够检测常温下为固态、高温状态下转化为液态的高炉炉渣黏度，解决了含有未燃煤粉的高炉炉渣黏度测试困难的技术难题。2、本发明检测装置，测试容器采用保护气体进行正压密封，检测过程中试样完全隔绝空气，测试数据的实时传输保障了数据的准确性，高炉炉渣黏度的检测精度高。3、本发明检测装置，在测试容器顶部的保护气体出口管道与保护气体收集装置相连，从而避免了保护气体资源的浪费，实现保护气体资源的回收利用。4、本发明检测装置，结构简单、操作方便。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

图2为本发明装置的测试容器的结构示意图。

图中标记说明：1-传感器，2-旋转杆，3-加热装置，4-测试容器；401-保护气体入口管道，402-保护气体出口管道，403-感应测头安装通道，5-电动机，6-计算机控制系统，7-感应测头，8-测试台，9-保护气体罐。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

参照图1、图2，一种检测高炉炉渣黏度的装置，包括测试单元、测试台8、加热装置3；测试单元包括电动机5、传感器1、电脑控制系统6、旋转杆2、测试容器4和感应测头7，电动机5通过传动装置与旋转杆2相连；传动装置包括齿轮和传动轴，电动机5通过齿轮带动旋转杆2进行旋转，通过传动轴控制旋转杆2的升降；旋转杆2另一端固定连接有感应测头7；旋转杆2的上端按装有传感器1，传感器1与计算机控制系统6相连；测试台8中部设置有安放测试容器4的凹槽，测试容器4安放在测试台8的凹槽内，测试台8的四周设有用于加热测试容器4的加热装置3；测试容器4顶部设有密封盖，密封盖上设有保护气体出口管道402和感应测头安装通道403，测试容器4的侧壁设有保护气体入口管道401；所述的保护气体入口管道401与保护气体罐9相连通；所述的保护气体出口管道402与保护气体收集装置相连通。

实施例中，传感器1为扭矩传感器；加热装置3为硅钼棒高温加热装置；测试容器4为标准尺寸的石墨坩埚；感应测头7为可更换的石墨感应测头，保护气体为纯度≥99.9％的氮气；保护气体罐9为氮气罐。

采用上述装置检测高炉炉渣黏度的方法，包括以下步骤：

1)试样称装，称取含有未燃煤粉的高炉炉渣试样，将试样装入石墨坩埚，试样的体积为石墨坩埚容积的1/3，将装有试样的石墨坩埚安放在测试台8的凹槽内并固定；

2)试样置于无氧气氛中，操控测试单元中的传动装置将旋转杆2缓慢下降至石墨坩埚内试样的上方；将石墨坩埚顶部的密封盖与石墨坩埚密封连接，使旋转杆2位于石墨感应测头的安装通道内；通过石墨坩埚侧壁上的保护气体入口管道401向石墨坩埚内通入纯度≥99.9％的氮气，氮气流量为1-2L/min，对石墨坩埚形成正压密封，石墨坩埚内形成无氧气氛，石墨坩埚内的氮气从石墨坩埚的密封盖上的保护气体出口管道402溢出进入保护气体收集装置；

3)试样加热，操控硅钼棒高温加热装置进入加热模式对石墨坩埚内试样进行加热，试样完全熔化后，操控硅钼棒高温加热装置从加热模式转换为保温模式；

4)试样黏度计算，操控旋转杆2使石墨感应测头进入熔化后试样中，操控电动机5带动旋转杆2旋转，扭矩传感器将检测的数据传输至计算机控制系统6，计算机控制系统6根据扭矩传感器输出数据计算出试样的黏度。

本发明装置结构简单、操作方便；设有高温热源和保护气体，测试容器采用保护气体正压密封，在高炉炉渣完全隔绝空气的环境下检测其黏度，能够检测常温下为固态、高温状态下转化为液态的高炉炉渣黏度，测试数据的实时传输保障了大量数据的准确性，黏度检测精度高。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种检测高炉炉渣黏度的装置，包括测试单元、测试台、加热装置；其特征在于，测试单元包括电动机、传感器、计算机控制系统、旋转杆、测试容器和感应测头，电动机通过传动装置与旋转杆相连；所述的传动装置包括齿轮和传动轴，电动机通过齿轮带动旋转杆进行旋转，通过传动轴控制旋转杆的升降；旋转杆另一端固定连接有感应测头，以测试高炉炉渣黏度；旋转杆的上端按装有传感器，传感器与计算机控制系统相连；测试台中部设置有安放测试容器的凹槽，测试容器安放在测试台的凹槽内，测试台的四周设有用于加热测试容器的加热装置；测试容器顶部设有密封盖，密封盖上设有保护气体出口管道和感应测头安装通道，测试容器的侧壁设有保护气体入口管道；所述的保护气体入口管道与保护气体罐相连通；所述的保护气体出口管道与保护气体收集装置相连通。

2.根据权利要求1所述的一种检测高炉炉渣黏度的装置，其特征在于：所述的加热装置为硅钼棒高温加热装置。

3.根据权利要求1所述的一种检测高炉炉渣黏度的装置，其特征在于：所述的传感器为扭矩传感器。

4.根据权利要求1所述的一种检测高炉炉渣黏度的装置，其特征在于：所述的测试容器为石墨坩埚。

5.根据权利要求1所述的一种检测高炉炉渣黏度的装置，其特征在于：所述的感应测头为可更换的石墨感应测头。

6.一种用权利要求1所述的装置检测高炉炉渣黏度的方法，包括以下步骤：

1)试样称装，称取含有未燃煤粉的高炉炉渣试样，将试样装入测试容器，将装有试样的测试容器安放在测试台的凹槽内并固定；

2)试样置于无氧气氛中，操控测试单元中的传动装置将旋转杆缓慢下降至测试容器内试样的上方；将测试容器顶部的密封盖与测试容器密封连接，使旋转杆位于感应测头的安装通道内；通过测试容器侧壁上的保护气体入口管道向测试容器内通入惰性气体，对测试容器形成正压密封，测试容器内形成无氧气氛，测试容器内的惰性气体从测试容器的密封盖上的保护气体出口管道溢出进入保护气体收集装置；

3)试样加热，操控加热装置进入加热模式对测试容器内试样进行加热，试样完全熔化后，操控加热装置从加热模式转换为保温模式；

4)试样黏度计算，操控旋转杆使感应测头进入熔化后试样中，操控电动机带动旋转杆旋转，传感器将检测的数据传输至计算机控制系统，计算机控制系统根据传感器输出数据计算出试样的黏度。

7.根据权利要求6所述的检测高炉炉渣黏度的方法，其特征在于：步骤1)中所述的装入到测试容器中的试样体积为测试容器容积的0.3—0.4。

8.根据权利要求6所述的检测高炉炉渣黏度的方法，其特征在于：所述的保护气体为纯度≥99.9％的氮气或氩气，保护气体流量为1-2L/min。