CN111721961A - 一种转炉氧枪射流的模拟检测系统及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转炉氧枪射流的模拟检测系统及其检测方法，包括通过供气管道依次连接的储气罐、减压阀、单向阀、调节阀、流量计和氧枪喷管，氧枪喷管上的出口相对位置还设置有射流检测装置，调节阀与流量计之间还设有压力表。本发明通过模拟不同氧枪尺寸结构和吹炼工艺条件的射流流股，能够检测射流到达熔池表面时的速度大小及其分布，用以评估射流与熔池的接触面积和对熔池的搅拌强度。

Description

一种转炉氧枪射流的模拟检测系统及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种转炉氧枪模拟检测平台，更具体地说，涉及一种转炉氧枪射流的模拟检测系统及其检测方法。
背景技术
顶底复吹转炉中的氧枪是转炉的最为核心装备之一，氧枪一般由喷头、枪身和枪尾三部分构成。顶底复吹转炉在炼钢过程中，氧枪喷头喷出的氧气射流，不但提供了转炉熔池钢水的搅拌动力，而且参与熔池内渣-钢界面的氧化还原反应，对转炉熔池内的内应热力学和动力学条件有至关重要的影响。氧枪对吹炼的影响作用是通过氧气射流流股与熔池的相互作用来实现的，而这种作用主要取决于射流到达熔池表面时的速度大小及其分布，射流与熔池的接触面积、氧气射流的穿透深度、熔池的搅拌状态等，因为它支配着氧气、元素的氧化过程、熔池的升温速度、渣中氧化铁含量等重要工艺因素，因而对化渣、喷溅、杂质的去除、转炉炼钢终点控制以及各项炼钢技术经济指标都起着重要作用。而氧枪的氧气射流的特性主要由氧枪喷头的设计参数和吹炼工艺有关，如何检测不同设计参数氧枪喷头的吹炼工艺的射流特性，对于氧枪的设计和吹炼工艺的优化变的非常关键。
因为不同氧枪喷头设计和吹炼工艺条件下(包括不同的流量和枪位)，氧枪的氧气射流的特性是完全不同的，所以检测不同氧枪喷头的吹炼工艺的条件下的射流特性，对于实际生产中氧枪结构的选择和吹炼工艺的制定有非常的指导意义。吹炼过程中射流流股在熔池表面合理速度大小及其分布.能够使转炉钢水熔池获得合理的搅拌状态，不但提高转炉的吹炼效率有利于终点分成的控制，而且能减少喷溅，对于产量和质量提升都非常关键。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种转炉氧枪射流的模拟检测系统及其检测方法，通过模拟不同氧枪尺寸结构和吹炼工艺条件的射流流股，能够检测射流到达熔池表面时的速度大小及其分布，用以评估射流与熔池的接触面积和对熔池的搅拌强度。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，一种转炉氧枪射流的模拟检测系统，包括通过供气管道依次连接的储气罐、减压阀、单向阀、调节阀、流量计和氧枪喷管，氧枪喷管上的出口相对位置还设置有射流检测装置，调节阀与流量计之间还设有压力表。
所述射流检测装置包括导轨、电动驱动轮、压力信号采集装置、传感器固定杆、压力传感器和电动小车平台，压力传感器具有若干个，均布于传感器固定杆上，压力传感器通过信号线与压力信号采集装置相连，传感器固定杆的两端均连有电动驱动轮，传感器固定杆通过电动驱动轮设于导轨上，导轨设于电动小车平台上。
所述导轨设置呈矩形或者圆形。
所述压力传感器具有5～100个，间距为10～100mm。
所述氧枪喷管为拉瓦尔喷管。
另一方面，一种转炉氧枪射流的检测方法，包括：
先按照顺序将储气罐、减压阀、单向阀、调节阀、压力表、流量计和氧枪喷管依次由供气管道连接起来，组成转炉氧枪射流的模拟检测系统；
测试时，供气管道将气体通入到储气罐，控制储气罐内的压力，调节阀调整氧枪喷管入口的气体流量和压力，流量计和压力表检测氧枪喷管入口的流量和压力，气体进入氧枪喷管后，在氧枪喷管出口产生超音速的射流；
射流检测装置放置在氧枪喷管出口的设定距离范围的正面位置，压力传感器均布在传感器固定杆上，压力传感器由信号线连接压力信号采集装置，传感器固定杆两端装有电动驱动轮，电动驱动轮安装在导轨上，使传感器固定杆沿导轨滑动或转动；
对氧枪喷管射流流股检测时，压力传感器检测流股在该点的动压力，压力信号通过信号线采集传送至压力信号采集装置，传感器固定杆沿导轨滑动或转动能够让设置在传感器固定杆上所有的压力传感器扫描整个面的压力值；
通过电动小车平台相对氧枪喷管的前后移动，能够让压力传感器测试距离氧枪喷管不同距离面的压力值。
所述储气罐的压力控制在1.2～1.6Mpa。
所述氧枪喷管入口的气体流量为20000～70000m3/h，压力为0.7～1.5Mpa。
所述射流检测装置放置在氧枪喷管出口的1.8～3.0m的正面位置。
所述氧枪喷管根据测试条件安装不同尺寸和形状的氧枪喷管。
本发明所提供的一种转炉氧枪射流的模拟检测系统及其检测方法，还具有以下几点有益效果：
1)本发明模拟检测系统能够模拟不同氧枪的结构和吹炼时的工艺条件下射流流股；
2)本发明模拟检测系统能够检测射流到达熔池表面时的速度大小及其分布，来评估射流与熔池的接触面积和对熔池的搅拌强度；
3)本发明检测方法对不同设计氧枪和吹炼工艺条件下的氧枪射流特性进行检测，以此来评估射流与熔池的接触面积和对熔池的搅拌强度，作为氧枪选用和吹炼工艺优化的依据。
附图说明
图1是本发明模拟检测系统的结构示意图；
图2是本发明模拟检测系统中射流检测装置实施例一的示意图；
图3是本发明模拟检测系统中射流检测装置实施例二的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
请结合附图1至图3所示，本发明所提供的一种转炉氧枪射流的模拟检测系统，包括通过供气管道1依次连接的储气罐2、减压阀3、单向阀4、调节阀5、流量计6和氧枪喷管7，氧枪喷管7上的出口相对位置还设置有射流检测装置8，调节阀5与流量计6之间还设有压力表9。
储气罐2为整个模拟检测系统提供压力稳定的气源，调节阀5用于调节进入氧枪喷管7气体的流量和压力，流量计6和压力表9用于检测氧枪喷管7入口处的流量和压力，氧枪喷管7选用拉瓦尔喷管用于产生超音速的射流。
较佳的，所述射流检测装置8包括导轨81、电动驱动轮82、压力信号采集装置83、传感器固定杆84、压力传感器85和电动小车平台86，压力传感器85具有5～100个，均匀间距为10～100mm布于传感器固定杆84上，压力传感器85通过信号线87与压力信号采集装置83相连，传感器固定杆84的两端均连有电动驱动轮82，传感器固定杆84通过电动驱动轮82安装于导轨81上，导轨81安装于电动小车平台86上。
压力传感器85用于检测氧枪喷管7流股在该点的动压力，信号线87将采集的压力信号传送到压力信号采集装置83，传感器固定杆84沿导轨81自左向右滑动(或者转动)，能够让设置在传感器固定杆84上的压力传感器85扫描整个面的压力值，电动小车平台86相对氧枪喷管7的前后移动，能够让压力传感器85测试距离氧枪喷管7不同距离面的压力值。
较佳的，所述导轨81设置呈矩形或者圆形，使传感器固定杆84沿导轨81自左向右滑动或者转动。
本发明还提供了一种转炉氧枪射流的检测方法，包括：
先按照顺序将储气罐2、减压阀3、单向阀4、调节阀5、压力表9、流量计6和氧枪喷管7依次由供气管道1连接起来，组成转炉氧枪射流的模拟检测系统，根据试验条件安装氧枪喷管7，氧枪喷管7根据测试条件安装不同尺寸和形状的氧枪喷管。
测试时，供气管道1将气体通入到储气罐2，储气罐2的压力控制在1.2～1.6Mpa之间，调节阀5调整氧枪喷管7入口的气体流量在20000～70000m3/h之间，和压力在0.7～1.5Mpa之间，流量计6和压力表9检测氧枪喷管7入口的流量和压力，气体进入氧枪喷管7后，在氧枪喷管出口产生超音速的射流。
射流检测装置8放置在氧枪喷管7出口的设定距离范围(1.8～3.0m)的正面位置，压力传感器85均布在传感器固定杆84上，压力传感器85由信号线87连接压力信号采集装置83，传感器固定杆84两端装有电动驱动轮82，电动驱动轮82安装在导轨81上，使传感器固定杆84沿导轨81滑动或转动。
对氧枪喷管7射流流股检测时，压力传感器85检测流股在该点的动压力，压力信号通过信号线87采集传送至压力信号采集装置83，传感器固定杆84沿导轨81滑动或转动能够让设置在传感器固定杆84上所有的压力传感器85扫描整个面的压力值；
通过电动小车平台86相对氧枪喷管7的前后移动，能够让压力传感器85测试距离氧枪喷管7不同距离面的压力值。
实施例一
先按照顺序将储气罐2、减压阀3、单向阀4、调节阀5、压力表9、流量计6和氧枪喷管7依次由供气管道1连接起来，组成转炉氧枪射流的模拟检测系统，根据试验条件安装指定的氧枪喷管7，本实施例射流测试5孔均布的氧枪喷管7。
测试时，供气管道1将气体通入到储气罐2，储气罐2的压力控制在1.5Mpa，调节阀5调整氧枪喷管7入口的气体流量在35000m3/h，和压力在1.2Mpa，流量计6和压力表9检测氧枪喷管7入口的流量在35000m3/h和压力在1.2Mpa，气体进入氧枪喷管7后，在氧枪喷管出口产生超音速的射流。
射流检测装置8放置在氧枪喷管7出口的设定距离1.8m的正面位置，24个压力传感器85均布在1000mm长的传感器固定杆84上以40mm的间距依次排列，压力传感器85由信号线87连接压力信号采集装置83，传感器固定杆84两端装有电动驱动轮82，电动驱动轮82安装在1000mm长的导轨81上，使传感器固定杆84沿导轨81(导轨81为矩形)左右位移。
对氧枪喷管7射流流股检测时，首先移动电动小车平台86使压力传感器85相对氧枪喷管7距离为1.6m，传感器固定杆84在电动驱动轮82的驱动下在导轨81上自左向右移动，每次移动40mm停顿，24个压力传感器85检测流股在该点的动压力，压力信号通过信号线87采集传送至压力信号采集装置83，传感器固定杆84再移动40mm检测，这样重复24次测量，使得传感器固定杆84上所有的压力传感器85扫描整个面的压力值。
移动电动小车平台86使压力传感器85相对氧枪喷管7距离为1.8m、2.2m、2.4m，重复上述测量，扫描检测距离氧枪喷管7为1.8m、2.2m、2.4m的垂直平面的压力值。
将每个面压力值换算成速度值，即为该氧枪喷管7和流量下1.6m、1.8m、2.2m、2.4m氧枪射流到达熔池表面时的速度大小及其分布，以此来评估射流与熔池的接触面和对熔池的搅拌强度。
实施例二
先按照顺序将储气罐2、减压阀3、单向阀4、调节阀5、压力表9、流量计6和氧枪喷管7依次由供气管道1连接起来，组成转炉氧枪射流的模拟检测系统，根据试验条件安装指定的氧枪喷管7，本实施例射流测试5孔均布的氧枪喷管7。
测试时，供气管道1将气体通入到储气罐2，储气罐2的压力控制在1.5Mpa，调节阀5调整氧枪喷管7入口的气体流量在50000m3/h，和压力在1.3Mpa，流量计6和压力表9检测氧枪喷管7入口的流量在50000m3/h和压力在1.3Mpa，气体进入氧枪喷管7后，在氧枪喷管出口产生超音速的射流。
射流检测装置8放置在氧枪喷管7出口的设定距离1.8m的正面位置，24个压力传感器85均布在1000mm长的传感器固定杆84上以40mm的间距依次排列，压力传感器85由信号线87连接压力信号采集装置83，传感器固定杆84两端装有电动驱动轮82，电动驱动轮82安装在直径为1000mm的导轨81上，使传感器固定杆84沿导轨81(导轨81为圆形)360°转动。
对氧枪喷管7射流流股检测时，首先移动电动小车平台86使压力传感器85相对氧枪喷管7距离为1.8m，传感器固定杆84在电动驱动轮82的驱动下在导轨81按顺时针转动，每次转动15°停顿，24个压力传感器85检测流股在该点的动压力，压力信号通过信号线87采集传送至压力信号采集装置83，传感器固定杆84再转动15°检测，这样重复24次测量，使得传感器固定杆84上所有的压力传感器85扫描整个面的压力值。
移动电动小车平台86使压力传感器85相对氧枪喷管7距离为2.2m、2.6m、3.0m，重复上述测量，扫描检测距离氧枪喷管7为2.2m、2.6m、3.0m的垂直平面的压力值。
将每个面压力值换算成速度值，即为该氧枪喷管7和流量下1.8m、2.2m、2.6m、3.0m氧枪射流到达熔池表面时的速度大小及其分布，以此来评估射流与熔池的接触面和对熔池的搅拌强度。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种转炉氧枪射流的模拟检测系统，其特征在于：包括通过供气管道依次连接的储气罐、减压阀、单向阀、调节阀、流量计和氧枪喷管，氧枪喷管上的出口相对位置还设置有射流检测装置，调节阀与流量计之间还设有压力表。
2.如权利要求1所述一种转炉氧枪射流的模拟检测系统，其特征在于：所述射流检测装置包括导轨、电动驱动轮、压力信号采集装置、传感器固定杆、压力传感器和电动小车平台，压力传感器具有若干个，均布于传感器固定杆上，压力传感器通过信号线与压力信号采集装置相连，传感器固定杆的两端均连有电动驱动轮，传感器固定杆通过电动驱动轮设于导轨上，导轨设于电动小车平台上。
3.如权利要求2所述一种转炉氧枪射流的模拟检测系统，其特征在于：所述导轨设置呈矩形或者圆形。
4.如权利要求2所述一种转炉氧枪射流的模拟检测系统，其特征在于：所述压力传感器具有5～100个，间距为10～100mm。
5.如权利要求1所述一种转炉氧枪射流的模拟检测系统，其特征在于：所述氧枪喷管为拉瓦尔喷管。
6.一种如权利要求1-5任一项所述转炉氧枪射流的检测方法，其特征在于：包括
先按照顺序将储气罐、减压阀、单向阀、调节阀、压力表、流量计和氧枪喷管依次由供气管道连接起来，组成转炉氧枪射流的模拟检测系统；
测试时，供气管道将气体通入到储气罐，控制储气罐内的压力，调节阀调整氧枪喷管入口的气体流量和压力，流量计和压力表检测氧枪喷管入口的流量和压力，气体进入氧枪喷管后，在氧枪喷管出口产生超音速的射流；
射流检测装置放置在氧枪喷管出口的设定距离范围的正面位置，压力传感器均布在传感器固定杆上，压力传感器由信号线连接压力信号采集装置，传感器固定杆两端装有电动驱动轮，电动驱动轮安装在导轨上，使传感器固定杆沿导轨滑动或转动；
对氧枪喷管射流流股检测时，压力传感器检测流股在该点的动压力，压力信号通过信号线采集传送至压力信号采集装置，传感器固定杆沿导轨滑动或转动能够让设置在传感器固定杆上所有的压力传感器扫描整个面的压力值；
通过电动小车平台相对氧枪喷管的前后移动，能够让压力传感器测试距离氧枪喷管不同距离面的压力值。
7.如权利要求6所述一种转炉氧枪射流的检测方法，其特征在于：所述储气罐的压力控制在1.2～1.6Mpa。
8.如权利要求6所述一种转炉氧枪射流的检测方法，其特征在于：所述氧枪喷管入口的气体流量为20000～70000m3/h，压力为0.7～1.5Mpa。
9.如权利要求6所述一种转炉氧枪射流的检测方法，其特征在于：所述射流检测装置放置在氧枪喷管出口的1.8～3.0m的正面位置。
10.如权利要求6所述一种转炉氧枪射流的检测方法，其特征在于：所述氧枪喷管根据测试条件安装不同尺寸和形状的氧枪喷管。
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