CN107858470B - 一种布料制度对高炉软熔带影响的模拟检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种布料制度对高炉软熔带影响的模拟检测方法及装置，装置包括金属炉体、耐火填充料、加热电阻丝、刚玉管、石墨坩埚、取样箱、下置多点压差检测装置、上置多点压差检测装置、热电偶，在金属炉体内壁上设有耐火填充料，在耐火填充料内侧设有加热电阻丝，在加热电阻丝的内侧设有钢玉管，在刚玉管中设有石墨坩埚，在石墨坩埚的上方和下方分别设有上置多点压差检测装置和下置多点压差检测装置，取样箱设置在金属炉体的底部，热电偶设置在金属炉体内。本发明通过预先模拟高炉冶炼环境，在实验室条件下，依据不同软熔带自身不同的煤气流分布情况，对不同布料制度条件下，炉料的软熔带形状结构进行判定，为实际高炉生产提供准确的第一手数据。

Description

一种布料制度对高炉软熔带影响的模拟检测方法及装置
技术领域
本发明涉及冶金领域，尤其涉及适用于模拟高炉内部实际冶炼条件下，对不同布料制度条件下，高炉软熔带形状结构的模拟检测方法及装置。
背景技术
装料制度是炉料装入炉内方式的总称。它决定着炉料在炉内的分布的状况。由于不同炉料对煤气流阻力的差异，炉料在横断面上的分布情况对煤气流在炉子上部的分布有重大影响，进而对煤气流利用程度、软熔带形状及位置产生影响。
软熔带内发生的反应主要是矿石的软化与初渣的形成；低熔点化合物进一步加热后开始软化，原料液相化改善了矿石与焦炭或熔剂的接触条件。随着温度进一步升高，矿石在荷重条件下开始变形、收缩、软化，直至融化滴落。由于软熔带的透气性差，还原和传热过程受到限制，因此，实际生产中希望软熔带薄一些，位置低一些。
此外，软熔带的形成决定了高炉煤气中下部分分布，因而可在一定程度上认为软熔带决定了高炉炉内温度场的分布，其形状位置对高炉冶炼产生了明显的影响。软熔带根据煤气流分布类型可划分为V形、W形、倒V形以及平坦倒V形。其中，倒V形软熔带被公认为最佳软熔带。它可以提高料柱透气性、降低高炉内部总压降、疏导煤气流促进高炉顺行。
由于高炉内部的不可视性，目前对于高炉内部软熔带的判定主要基于炉顶的十字测温设备以及冷却壁的热电偶测量值。由于设备、环境等因素，测量工序繁琐，数据误差较大，对于实际高炉生产指导具有一定滞后性。
发明内容
本发明的目的是提供一种布料制度对高炉软熔带影响的模拟检测方法及装置，通过预先模拟高炉冶炼环境，在实验室条件下，依据不同软熔带自身不同的煤气流分布情况，对不同布料制度条件下，炉料在高炉内部软熔带形状结构进行判定，为实际高炉生产提供准确的第一手数据。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种布料制度对高炉软熔带影响的模拟检测方法，具体方法如下：
1)采用高温CO气体与N2气体按照7:3的流量比配成还原气体，将还原气体通入模拟检测装置中；
2)在放置炉料的石墨坩埚的上方和下方分别设置多点压差检测装置，在多点压差检测装置上呈辐射状且均匀设置有多个压力传感器，通过上、下设置的多点压差检测装置对不同布料制度条件下的炉料进行上下压降的多点测量，进而判定炉料软熔带的形状结构；
3)在模拟检测装置的底部设置取样箱，取样箱上开有石英玻璃观察口，通过观察口观察炉料的滴落情况。
一种布料制度对高炉软熔带影响的模拟检测装置，包括金属炉体、耐火填充料、加热电阻丝、刚玉管、石墨坩埚、取样箱、下置多点压差检测装置、上置多点压差检测装置、热电偶，在所述金属炉体内壁上设有耐火填充料，在耐火填充料内侧设有加热电阻丝，在加热电阻丝的内侧设有钢玉管，在刚玉管中设有石墨坩埚，在石墨坩埚的上方和下方分别设有上置多点压差检测装置和下置多点压差检测装置，在下置多点压差检测装置的中心位置设有熔滴低落孔，取样箱设置在金属炉体的底部，热电偶设置在金属炉体内，在金属炉体的上端设有排气通路，在金属炉体的下端设有进气通路。
在所述取样箱上设有石英玻璃观察口。
还包括煤气反应发生装置、氮气瓶、气体流量控制器，所述煤气反应发生装置和氮气瓶分别连接气体流量控制器，气体流量控制器通过管路连接进气通路。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明模拟高炉实际冶炼环境，对不同布料制度条件下，炉料料面的气体压降进行测量，确定煤气流分布情况，进而判定炉料软熔带的形状结构，用以指导高炉实际冶炼生产。通过本发明的方法，改变了传统的实际现场检测方式，通过预先模拟，即可判定布料制度的优劣，缩短了上部调剂的滞后性，大大提高了生产效率，保证了高炉操作顺行。
附图说明
图1是本发明布料制度对高炉软熔带影响的模拟检测方法的工艺简图；
图2是本发明中布料制度对高炉软熔带影响的模拟检测装置的主体结构示意图；
图3是下置多点压差检测装置的结构示意图；
图4是上置多点压差检测装置的结构示意图；
图5是上置多点压差检测装置的剖视图；
图6是实施例1煤气流分布模拟软熔带结构图像。
图中：1-排气通路；2-金属炉体；3-耐火填充料；4-加热电阻丝；5-钢玉管；6-取样箱；7-石英玻璃观察口；8-进气通道；9-下置多点压差检测装置；10-石墨坩埚；11-上置多点压差检测装置；12-热电偶；13-压力传感器；14-耐材基座；15-导线；16-试样；17-控制柜；18-气体流量控制器；19-煤气反应发生装置；20-氮气瓶；21-鼓风机；22-熔滴滴落孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
如图1-图5所示，一种布料制度对高炉软熔带影响的模拟检测方法，具体方法如下：
1)采用高温CO气体与N2气体按照7:3的流量比配成还原气体，将还原气体通入模拟检测装置中；
2)在放置炉料的石墨坩埚的上方和下方分别设置多点压差检测装置，在多点压差检测装置上呈辐射状且均匀设置有多个压力传感器13，通过上、下设置的多点压差检测装置对不同布料制度条件下的炉料进行上下压降的多点测量，进而判定炉料软熔带的形状结构；
3)在模拟检测装置的底部设置取样箱6，取样箱6上开有石英玻璃观察口7，通过石英玻璃观察口7观察炉料的滴露情况。当炉料滴落产物发生滴落时，观察人员可以通过石英玻璃观察口看到明显火光闪动。
一种布料制度对高炉软熔带影响的模拟检测装置，包括金属炉体2、耐火填充料3、加热电阻丝4、刚玉管5、石墨坩埚10、取样箱6、下置多点压差检测装置9、上置多点压差检测装置11、热电偶12，在所述金属炉体2内壁上设有耐火填充料3，在耐火填充料3内侧设有加热电阻丝4，在加热电阻丝4的内侧设有钢玉管5，在刚玉管5中设有石墨坩埚10，在石墨坩埚10的上方和下方分别设有上置多点压差检测装置11和下置多点压差检测装置9，在下置多点压差检测装置9的中心位置设有熔滴滴落孔22，取样箱6设置在金属炉体2的底部，热电偶12设置在金属炉体2内，在金属炉体2的上端设有排气通路1，在金属炉体2的下端设有进气通路8。
石墨坩埚10用于盛装高炉炉料试样16，石墨坩埚10的底部为锥形，炉料融化后熔滴从石墨坩埚10底部的锥形孔滴落，再从下置多点压差检测装置9中心位置的熔滴滴落孔22滴落到取样箱6中。为了降低误差，提高检测的重现性，石墨坩埚10尺寸应足够大，实施例中采用φ200mm×400mm的石墨坩埚。
设置在石墨坩埚10上方和下方的上置多点压差检测装置11和下置多点压差检测装置9，用于测量炉料料面不同位置的压降情况，进而绘制炉料的软熔带形状结构。
上置多点压差检测装置11和下置多点压差检测装置9为圆形耐材基座14(φ200mm)，其上方呈辐射状均匀放置多个压力传感器13，压力传感器13通过导线15与控制计算机连接。
在所述取样箱6上设有石英玻璃观察口7。用于观察炉料在高温还原后，还原产物的滴落情况。
还包括煤气反应发生装置19、氮气瓶20、气体流量控制器18，所述煤气反应发生装置19和氮气瓶20分别连接气体流量控制器18，气体流量控制器18通过管路连接进气通路8。煤气反应发生装置19、氮气瓶20以及气体流量控制器18用于模拟高炉生产内部的还原气氛。
本发明方法中涉及的温度、压力传感器等全程由计算机实时监测并进行数据的采集计算及记录；加热升温控制以及料面压降情况图像均在计算机的协调下完成。
实施例1：
1)启动煤气反应发生装置19，设定CO气体目标温度为900℃，煤气反应发生装置19的加热程序按照设定的升温制度(0-900℃，5℃/min)开始升温。
2)按照布料制度，按比例(烧结：球团：块矿＝7:2:1)分别称取含铁原料以及焦炭，混匀后装入石墨坩埚10内。
3)将石墨坩埚10放入炉体内，放置好上置(下置)多点压差检测装置(11、9)并封闭炉体；组装好气体通路，气密性检查良好后，开始向炉内通入高温CO气体和N2的混合气体；炉内开始升温，加热程序按照预先设定的升温制度(0-900℃，5℃/min；恒温30min后，900℃-1500℃，5℃/min)进行加热，同时将压力传感器13的示数调零。
4)上置(下置)多点压差检测装置(11、9)实时测量炉料上下气压的压降，并实施上传料面压降数据。
5)计算机根据料面压降数据绘制炉料的来料面压差图像。
经判定，该煤气流分布属于倒V型分布。煤气流分布模拟软熔带结构图像见图5。
6)通过采集的料面压降数据，结合炉料滴落情况(当炉料滴落产物发生滴落时，观察人员可以通过石英玻璃观察口看到明显火光闪动)与温度数据，利用熔滴特征值公式判定料面的熔滴特性指标是否良好，熔滴特征值公式如下：
Figure BDA0001486410350000041
其中S值为熔滴总特性值；Ts为压差陡升温度；Td为炉料滴落温度；△Pm为最大压差；△Ps为开始滴落时压差。
本发明中尽量已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的的范围有权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种布料制度对高炉软熔带影响的模拟检测方法，其特征在于，具体方法如下：
1)采用高温CO气体与N2气体按照3：7的流量比配成还原气体，将还原气体通入模拟检测装置中；
2)在放置炉料的石墨坩埚的上方和下方分别设置多点压差检测装置，在多点压差检测装置上呈辐射状且均匀设置有多个压力传感器，通过上、下设置的多点压差检测装置对不同布料制度条件下的炉料进行上下压降的多点测量，进而判定炉料软熔带的形状结构；
3)在模拟检测装置的底部设置取样箱，取样箱上开有石英玻璃的观察口，通过观察口观察炉料的滴露情况；
通过采集的料面压降数据，结合炉料滴落情况与温度数据，利用熔滴特征值公式判定料面的熔滴特性指标是否良好，熔滴特征值公式如下：
Figure FDA0004059830990000011
其中S值为熔滴总特性值；Ts为压差陡升温度；Td为炉料滴落温度；△Pm为最大压差；△Ps为开始滴落时压差；
检测方法采用的模拟检测装置，包括金属炉体、耐火填充料、加热电阻丝、刚玉管、石墨坩埚、取样箱、下置多点压差检测装置、上置多点压差检测装置、热电偶，在所述金属炉体内壁上设有耐火填充料，在耐火填充料内侧设有加热电阻丝，在加热电阻丝的内侧设有钢玉管，在刚玉管中设有石墨坩埚，在石墨坩埚的上方和下方分别设有上置多点压差检测装置和下置多点压差检测装置，在下置多点压差检测装置的中心位置设有熔滴滴落孔，取样箱设置在金属炉体的底部，热电偶设置在金属炉体内，在金属炉体的上端设有排气通路，在金属炉体的下端设有进气通路。
2.根据权利要求1所述的一种布料制度对高炉软熔带影响的模拟检测方法，其特征在于，在所述取样箱上设有石英玻璃观察口。
3.根据权利要求1所述的一种布料制度对高炉软熔带影响的模拟检测方法，其特征在于，还包括煤气反应发生装置、氮气瓶、气体流量控制器，所述煤气反应发生装置和氮气瓶分别连接气体流量控制器，气体流量控制器通过管路连接进气通路。
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