CN112267032B - 一种吊渣楔子及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种吊渣楔子及其制作方法，制作方法步骤包括：选择钢材料作为吊渣楔子的试验材料；建立由钢材料制作的吊渣楔子的对流散热公式，如果吊渣楔子接触到液态钛渣时形成钛渣保护层，则选择此种钢材料作为吊渣楔子的预备制作材料；以及，建立钛渣与吊渣楔子之间的传导传热公式，根据传导传热公式得到吊渣楔子的重量值；其中，钛渣保护层为液态钛渣接触吊渣楔子后迅速冷凝而成的固态钛渣壳。通过为吊渣楔子制作固态钛渣壳，能有效地将液态钛渣与吊渣楔子隔离开，钛渣壳具有良好的隔热作用，为吊渣楔子提供保护层，降低其熔蚀速率，提高吊渣楔子的使用寿命。

Description

一种吊渣楔子及其制作方法

技术领域

本发明涉及钛渣生产技术领域，尤其涉及一种吊渣楔子及其制作方法。

背景技术

钛渣作为钛白粉和海绵钛产品的优质原料，有着大规模的工业生产需求。钛渣由大型钛渣电炉进行熔炼，采用的是上下双炉眼的渣铁分流方式，出炉的热渣从渣口流出后，使用接渣容器渣盆盛接，出渣前，在每个渣盆内预先放置一个吊渣楔子，高温液态钛渣流入渣盆，出渣结束后吊运至渣冷间进行喷淋水冷却、降温后结成一整块钛渣饼，当钛渣饼降至150℃以下停止水冷，然后通过行车钩挂吊渣楔子，吊渣楔子便携带着整块钛渣饼脱离渣盆，钛渣饼被转入下道工序加工处理。脱渣后的吊渣楔子将继续放置在准备盛下一炉钛渣用的渣盆中，所以吊渣楔子需要不断地循环使用。

根据吊渣楔子的工况来看，吊渣楔子应该具有以下性能：耐高温侵蚀，高温抗拉强度高，抗热震性强，能促进散热，不污染钛渣，制作简易，成本低。目前有的吊渣楔子采用非金属耐火材料，虽然能耐高温侵蚀，但抗拉强度不够，易剥落，易污染钛渣。因此，亟需一种耐高温、抗拉强度高、使用寿命长的吊渣楔子。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种吊渣楔子的制作方法，用以解决现有技术中吊渣楔子耐高温性能差、抗拉强度低、使用寿命短的问题。

基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种吊渣楔子的制作方法，包括如下步骤：

建立由钢材料制作的吊渣楔子的对流散热公式，根据对流散热公式，如果吊渣楔子接触到液态钛渣时形成钛渣保护层，则选择此种钢材料作为吊渣楔子的预备制作材料；

以及，建立钛渣与吊渣楔子之间的传导传热公式，根据传导传热公式得到吊渣楔子的重量值；

其中，钛渣保护层为液态钛渣接触吊渣楔子后迅速冷凝而成的固态钛渣壳。

在一些实施例中，钢材料包括碳素钢和/或合金钢。

在一些实施例中，方法还包括：钢材料根据吊渣楔子的热导率与钛渣的热导率的比值小于预定阈值确定。

在一些实施例中，碳素钢为ZG25钢。

在一些实施例中，钛渣壳随钛渣饼与吊渣楔子脱离，其中，钛渣饼为液态钛渣经降温冷却后固化的固态钛渣。

在一些实施例中，对流散热公式为：Q_散热＝{εσ[(T₁/100)⁴-(T₀/100)⁴]+α(T₁-T_O)}Aτ，其中，ε表示吊渣楔子上端表面黑度，σ表示导出辐射系数，T₁表示吊渣楔子上端表面温度，T₀表示环境温度，A表示吊渣楔子上端表面积，τ表示散热时间，α表示对流换热系数。

在一些实施例中，传导传热公式为：m_渣c_渣(T_出渣-T_熔点)＝m_钢c_钢(T_运行-T_开始)，其中，m_渣表示钛渣的重量，c_渣表示钛渣的比热容，T_出渣表示出渣的液态钛渣的温度，T_熔点表示钛渣的熔点温度，m_钢表示由钢材料制作的吊渣楔子的重量，c_钢表示吊渣楔子的比热容，T_运行表示渣盆中流入液态钛渣时吊渣楔子的最高温度；T_开始表示渣盆中未流入液态钛渣时吊渣楔子的温度。本发明实施例的另一方面，还提供了一种吊渣楔子，吊渣楔子根据上述任意方法制备，吊渣楔子包括主体和吊耳，主体具有基座和圆台体，基座、圆台体和吊耳为一体式结构，且圆台体处于基座上方，吊耳处于圆台体上方。

在一些实施例中，吊耳包括位于上部的第一部分和位于下部的第二部分，第二部分的外周面相对于第一部分的外周面内凹。

在一些实施例中，圆台体包括空心内腔。

本发明具有以下有益技术效果：

1.通过为吊渣楔子制作固态钛渣壳，能有效地将液态钛渣与吊渣楔子隔离开，钛渣壳具有良好的隔热作用，可以为吊渣楔子提供保护层，降低吊渣楔子的熔蚀速率，提高吊渣楔子的使用寿命；而且，当吊渣楔子上的钛渣饼需要脱落下来时，钛渣壳可以随钛渣饼一起脱落并被使用，使得钛渣不被浪费；

2.通过把钢材料作为制作吊渣楔子的备选材料，可以使得制作的吊渣楔子抗拉强度大，避免因其粘附的固态钛渣重量大而被剥落；

3.本发明的吊渣楔子的制作方法，工艺简便，且制作成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为根据本发明提供的吊渣楔子的制作方法的实施例的示意性框图；

图2为根据本发明提供的吊渣楔子的实施例的主视图；

图3为根据本发明提供的吊渣楔子的实施例的侧视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备固有的其他步骤或单元。

基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种吊渣楔子的制作方法的实施例。图1示出的是本发明提供的吊渣楔子的制作方法的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：

步骤S10、选择钢材料作为吊渣楔子的试验材料；

步骤S20、建立由钢材料制作的吊渣楔子的对流散热公式，根据对流散热公式，如果吊渣楔子接触到液态钛渣时形成钛渣保护层，则选择此种钢材料作为吊渣楔子的预备制作材料；其中，钛渣保护层为液态钛渣接触吊渣楔子后迅速冷凝而成的固态钛渣壳。

步骤S30、建立钛渣与吊渣楔子之间的传导传热公式，根据传导传热公式得到吊渣楔子的重量值。

本发明实施例通过为吊渣楔子制作固态钛渣壳，能有效地将液态钛渣与吊渣楔子隔离开，钛渣壳具有良好的隔热作用，可以为吊渣楔子提供保护层，降低吊渣楔子的熔蚀速率，提高吊渣楔子的使用寿命；而且，当吊渣楔子上的钛渣饼需要脱落下来时，钛渣壳可以随钛渣饼一起脱落并被使用，使得钛渣不被浪费；通过把钢材料作为制作吊渣楔子的备选材料，可以使得制作的吊渣楔子抗拉强度大，避免因其粘附的固态钛渣重量大而被剥落；本发明实施例的吊渣楔子的制作方法，工艺简便，且制作成本低。

在一些实施例中，钢材料包括碳素钢和/或合金钢。

在一些实施例中，方法还包括：钢材料根据吊渣楔子的热导率与钛渣的热导率的比值小于预定阈值确定。本实施例中，比较吊渣楔子的热导率和钛渣的热导率，若吊渣楔子的热导率相对于钛渣的热导率小于预定阈值，则选择此种钢材料作为吊渣楔子的制作材料。热导率越高，散热越快。吊渣楔子的制作材料是由吊渣楔子的热导率和散热共同决定的。

在一些实施例中，碳素钢为ZG25钢。ZG25钢的高温抗拉强度高，抗热震性指标好，导热性好，且成本低，是作为吊渣楔子的优良的材料。ZG25钢的比热容为0.46426kJ/(kg·K)，将此比热容值代入上述传导传热公式可以得到合适的m_钢的值。钛渣的热导率为2.3～3.5W/(m·K)，ZG25钢的热导率为33.6～47.0W/(m·K)，钛渣的热导率较ZG25钢要低一个数量级，钛渣壳就成为了吊渣楔子的隔热层。且根据对流散热公式，得到ZG25钢吸热的最高温度远低于ZG25钢的熔点，故ZG25钢可作为合适的吊渣楔子的材料。

在一些实施例中，钛渣壳随钛渣饼与吊渣楔子脱离，其中，钛渣饼为液态钛渣经降温冷却后固化的固态钛渣。本实施例中，当液态钛渣成为钛渣饼后，行车钩挂着吊渣楔子，且吊渣楔子携带着钛渣饼进入下道工序中分离吊渣楔子和钛渣饼，此时，钛渣壳也被一起分离，分离下来的钛渣壳和钛渣饼开始被利用起来。

在一些实施例中，对流散热公式为：Q_散热＝{εσ[(T₁/100)⁴-(T₀/100)⁴]+α(T₁-T_O)}Aτ，其中，ε表示吊渣楔子上端表面黑度，σ表示导出辐射系数，T₁表示吊渣楔子上端表面温度，T₀表示环境温度，A表示吊渣楔子上端表面积，τ表示散热时间，α表示对流换热系数。本实施例中，σ为5.6586W/(m²·K⁴)；α为7.7921W/(m²·K)；根据对流散热公式，可以得出吊渣楔子表面的渣会迅速冷凝结壳。

在一些实施例中，传导传热公式为：m_渣c_渣(T_出渣-T_熔点)＝m_钢c_钢(T_运行-T_开始)，其中，m_渣表示钛渣的重量，c_渣表示钛渣的比热容，T_出渣表示出渣的液态钛渣的温度，T_熔点表示钛渣的熔点温度，m_钢表示由钢材料制作的吊渣楔子的重量，c_钢表示吊渣楔子的比热容，T_运行表示渣盆中流入液态钛渣时吊渣楔子的最高温度；T_开始表示渣盆中未流入液态钛渣时吊渣楔子的温度。本实施例中，c_渣＝1.1356kJ/(kg·K)；c_钢具体根据选择的钢材料的比热容而定。当得到的m_钢的值处于一个范围内，取该范围内的最大值作为最终的m_钢的值。根据传导传热公式，得到适合的m_钢的值，使得吊渣楔子能迅速吸收液态钛渣中的热量，固态的钛渣在吊渣楔子表面形成一层保护层。本发明实施例的第二个方面，还提供了一种吊渣楔子。图2示出的是本发明提供的吊渣楔子的实施例的主视图，图3示出的是本发明提供的吊渣楔子的实施例的侧视图。一种吊渣楔子，根据上述任意方法实施例制备，吊渣楔子包括主体和吊耳3，主体具有基座1和圆台体2，在一个实施例中，主体呈梯形体形状，并且基座1、圆台体2和吊耳3可以铸造为一体式结构，且圆台体2位于基座1的上方，吊耳3位于圆台体2的上方。本实施例中，基座1可以增加吊渣楔子关键受力处的强度，并且可以提高吊渣楔子上端辐射和对流散热能力。

在一些实施例中，吊耳3包括位于上部的第一部分31和位于下部的第二部分32，第二部分32的外周面相对于第一部分31的外周面内凹。吊耳3具有开设在其中的吊孔33，吊孔33为吊渣楔子的勾取部件。通过设置吊耳3的第二部分32的外周面相对于第一部分31的外周面内凹，可以在不影响吊渣楔子的强度下，节省制作吊渣楔子的材料。

在一些实施例中，圆台体2包括空心内腔。通过为圆台体2设置空心内腔，也可以在不影响吊渣楔子的强度下，节约制作吊渣楔子的材料，进一步降低成本。

通过本发明实施例制作的吊渣楔子，有效降低了吊渣楔子的熔蚀速率，提高了吊渣楔子的使用寿命；且抗拉强度高，导热性好，可以为钛渣生产技术领域提供较大的作用。

以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。

上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种吊渣楔子的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

选择钢材料作为吊渣楔子的试验材料；

建立由所述钢材料制作的所述吊渣楔子的对流散热公式，根据所述对流散热公式，如果所述吊渣楔子接触到液态钛渣时形成钛渣保护层，则选择此种所述钢材料作为所述吊渣楔子的预备制作材料，其中，所述对流散热公式为：

Q_散热＝{εσ[(T₁/100)⁴-(T₀/100)⁴]+α(T₁-T_O)}Aτ，其中，ε表示所述吊渣楔子上端表面黑度，σ表示导出辐射系数，T₁表示所述吊渣楔子上端表面温度，T₀表示环境温度，A表示所述吊渣楔子上端表面积，τ表示散热时间，α表示对流换热系数；

以及，建立钛渣与所述吊渣楔子之间的传导传热公式，根据所述传导传热公式得到所述吊渣楔子的重量值，其中，所述传导传热公式为：

m_渣c_渣(T_出渣-T_熔点)＝m_钢c_钢(T_运行-T_开始)，其中，m_渣表示所述钛渣的重量，c_渣表示所述钛渣的比热容，T_出渣表示出渣的所述液态钛渣的温度，T_熔点表示所述钛渣的熔点温度，m_钢表示由所述钢材料制作的所述吊渣楔子的重量，c_钢表示所述吊渣楔子的比热容，T_运行表示渣盆中流入所述液态钛渣时所述吊渣楔子的最高温度；T_开始表示渣盆中未流入所述液态钛渣时所述吊渣楔子的温度；

其中，所述钛渣保护层为所述液态钛渣接触所述吊渣楔子后迅速冷凝而成的固态钛渣壳。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢材料包括碳素钢和/或合金钢。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述钢材料根据所述吊渣楔子的热导率与所述钛渣的热导率的比值小于预定阈值确定。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述碳素钢为ZG25钢。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钛渣壳随钛渣饼与所述吊渣楔子脱离，其中，所述钛渣饼为所述液态钛渣经降温冷却后固化的固态钛渣。

6.一种吊渣楔子，其特征在于，所述吊渣楔子根据权利要求1-5中任意一项所述的方法制备，所述吊渣楔子包括主体和吊耳，所述主体具有基座和圆台体，所述基座、圆台体和吊耳为一体式结构，且所述圆台体处于所述基座上方，所述吊耳处于所述圆台体上方。

7.根据权利要求6所述的吊渣楔子，其特征在于，所述吊耳包括位于上部的第一部分和位于下部的第二部分，所述第二部分的外周面相对于所述第一部分的外周面内凹。

8.根据权利要求6所述的吊渣楔子，其特征在于，所述圆台体包括空心内腔。

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