CN113640212B - 一种测试高炉炮泥挤出性能的方法与试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试高炉炮泥挤出性能的方法与试验装置，包括台架、操控台以及液压站，所述台架的设有泥缸以及缸头，所述泥缸内侧的泥缸活塞与泥缸推杆固定连接，所述泥缸推杆连接有压力传感器，所述压力传感器的另一端与油缸上的油缸推杆固定连接，所述泥缸封闭端的封板上以及油缸推杆的头部均设有控制泥缸推杆行程的行程限位装置，所述操控台上设有时间记录仪，所述操控台设有压力记录仪。本发明可获得炮泥挤出前的挤压指数、炮泥挤出时的挤出指数。挤压指数表达了炮泥挤出前的压缩、变形性能，描述了炮泥的塑性、软硬、粘性等；挤出指数表达了炮泥挤出的难易程度，描述了炮泥的强度、韧性及所需的挤出压力等。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术性能试验装置技术领域，具体涉及一种测试高炉炮泥挤出性能的方法与试验装置。
背景技术
炮泥是炼铁高炉用来堵塞铁口的不定型耐火材料，具有可塑性。高炉冶炼生产中需要堵塞铁口时，启动泥炮的打泥活塞将储存在泥缸中的炮泥打入铁口。为保证高炉的安全、正常生产，炮泥需要具有合适的堵口性能，以保证泥炮能用合适的压力、合适的时间将炮泥堵入铁口孔道，获得致密的孔道堵泥、铁口深度等。炮泥的堵口性是炮泥塑性、软硬程度、粘性、强度、工艺配方、成化程度等多种因素联合影响的综合结果。
目前，尚无测试、判断炮泥堵口性能的方法和对应的试验装置，一般均采用马夏值测试仪测得的马夏值来间接表征炮泥的堵口性能。从马夏值测试原理可知，炮泥马夏值是炮泥在试验状态下所需的挤出压力，仅间接表达了炮泥堵口时所需的打泥压力，并未包含炮泥在挤压下的压缩、变形、挤出速率等重要的过程信息。可见，马夏值不能较为完整地表达炮泥的堵口性。
高炉炮泥堵口性测试存在的上述缺陷，导致炮泥制造中缺乏可资利用的技术数据，仅能根据马夏值、经验进行堵口性调整的尝试、修正，常常明显滞后于高炉生产的需要，甚至影响高炉正常生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测试高炉炮泥挤出性能的方法与试验装置，针对目前缺乏测试高炉炮泥堵口性的方法和装置的技术不足，提供一种测试高炉炮泥挤出性能的方法与试验装置，以及时、准确调整高炉炮泥的堵口性，满足高炉安全、正常生产的需要，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种测试高炉炮泥挤出性能的方法，包括如下步骤：
S1、将恒重的高炉炮泥置于模具中，用恒定压力将炮泥压制成圆柱形或矩形试块，脱模待用；
S2、将S1步骤制成的试块置于具有加热、恒温功能的容器中加热至设定温度、并保持恒温；
S3、将至少一个S2步骤的试块置于一中空容器中，该中空容器的一端有一个炮泥水平出口或者同时有一个炮泥竖直出口，中空容器的另一端有可移动的推杆与活塞；放置试块前，清理干净中空容器及炮泥出口内的杂物，并在其内壁上涂抹适量机油；
S4、对中空容器外的推杆施加外力，使中空容器中的活塞连续挤压其内的炮泥试块，直至炮泥从中空容器的炮泥水平出口或者同时从炮泥竖直出口挤出；
S5、用时间记录仪采集S4步骤中，炮泥挤出前的挤压时间、炮泥在出口处的挤出时间，利用压力记录仪采集S4步骤中，炮泥挤出前的挤压压力、炮泥在出口处的挤出压力，称量S4步骤中，分别从炮泥水平出口、竖直出口挤出的炮泥量；
S6、基于步骤S5采集的数据，以炮泥挤出前的挤压压力与挤压时间的关系曲线的斜率作为炮泥的挤压指数，以炮泥的挤出压力除以挤出量再除以挤出时间的结果作为挤出指数；
S7、以步骤S6的挤压指数评价炮泥的挤压性，挤压指数越大表征炮泥的挤压性越低；以步骤S6的挤出指数衡量炮泥的挤出性，挤出指数越大表征炮泥的挤出性越低。
优选的，所述步骤S6的挤压压力与挤压时间的关系曲线是以挤压时间为横坐标、挤压压力为纵坐标做成的关系曲线。
本发明还提供了一种测试高炉炮泥挤出性能的试验装置，包括台架、操控台以及液压站，所述台架的顶部固定设有泥缸以及与泥缸相接通的缸头，所述泥缸内侧的泥缸活塞与泥缸推杆固定连接，所述缸头上远离泥缸的一端固定设有与泥缸的内腔相接通的炮泥水平挤出口，所述泥缸上设有与其内腔相接通的炮泥竖直挤出口，所述泥缸推杆远离泥缸活塞的一端连接有压力传感器，所述压力传感器的另一端与油缸上的油缸推杆固定连接，所述油缸固定设于台架的顶部且与液压站相连接，所述泥缸封闭端的封板上以及油缸推杆的头部均设有控制泥缸推杆行程的行程限位装置，所述操控台上设有记录油缸推杆从启动至设定行程时的时间记录仪，所述操控台还设有记录压力传感器测力结果的压力记录仪，所述时间记录仪通过电缆与行程限位装置电性连接，所述压力记录仪通过电缆与压力传感器电性连接。
所述缸头为中空缸头，所述泥缸为一端贯穿有泥缸推杆的封闭结构，且另一端连接有缸头的圆柱形筒体结构，所述缸头包括与泥缸上的筒体内径相同的大径直段以及位于炮泥水平挤出口的小径直段和位于大径直段与小径直段之间的锥段，所述泥缸包括与大径直段相配合对接的泥缸筒体以及设于泥缸筒体左侧面的封板，所述泥缸与缸头之间相配合卡接固定或者螺接固定，所述缸头的锥段与中心线之间的角度为10-65°，所述行程限位装置为非接触式限位开关或者为接触式限位开关，所述压力传感器为模拟量输出且具有-KPa量程的电子式压力传感器。
泥缸为一端封闭、另一端连接有中空缸头的圆柱形筒体，靠缸头一侧的筒体上有与泥缸内腔连通的炮泥竖直挤出口；缸头包括与泥缸筒体内径相同的大径直段、作为炮泥水平挤出口的小径直段和位于大径直段与小径直段之间的锥段；泥缸封闭端的封板中心有一通孔，泥缸推杆经此通孔插入泥缸内并可沿孔中心线往复移动，在泥缸内的泥缸推杆头部有推挤炮泥的泥缸活塞，泥缸推杆的另一端连接有压力传感器，压力传感器的另侧与油缸推杆连接；在泥缸封闭端的封板上、油缸推杆的头部有控制泥缸推杆行程的行程限位装置；操控台有记录油缸推杆从启动至设定行程时的时间记录仪，操控台有记录压力传感器测力结果的压力记录仪。
该试验装置中的液压站的油泵、阀门、时间记录仪、压力传感器、行程限位装置等的通电、启停可通过PLC进行自动控制，也可以采用手动操作，优选为PLC自动控制。
本发明的技术效果和优点：该一种测试高炉炮泥挤出性能的方法与试验装置，可获得炮泥挤出前的挤压指数、炮泥挤出时的挤出指数。挤压指数表达了炮泥挤出前的压缩、变形性能，描述了炮泥的塑性、软硬、粘性等；挤出指数表达了炮泥挤出的难易程度，描述了炮泥的强度、韧性及所需的挤出压力等。挤压指数和挤出指数可用于调整炮泥的工艺配方(结合剂含量、颗粒级配、成化时间、组分比例等)与操作性能(打泥压力、打泥速度等)，具有快捷、准确的效果。
附图说明
图1为本发明测试高炉炮泥挤出性能的试验装置的组成示意图。
图中：1、台架；2、泥缸；21、泥缸筒体；22、封板；23、炮泥竖直挤出口；3、缸头；31、大径直段；32、锥段；33、炮泥水平挤出口；4、泥缸推杆；5、泥缸活塞；6、压力传感器；7、行程限位装置；8、油缸推杆；9、油缸；10、电缆；11、压力记录仪；12、操控台；13、时间记录仪；14、液压站。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1所示的一种测试高炉炮泥挤出性能的方法，包括如下步骤：
S1、将恒重的高炉炮泥置于模具中，用恒定压力将炮泥压制成圆柱形或矩形试块，脱模待用；
S2、将S1步骤制成的试块置于具有加热、恒温功能的容器中加热至设定温度、并保持恒温；
S3、将至少一个S2步骤的试块置于一中空容器中，该中空容器的一端有一个炮泥水平出口或者同时有一个炮泥竖直出口，中空容器的另一端有可移动的推杆与活塞；放置试块前，清理干净中空容器及炮泥出口内的杂物，并在其内壁上涂抹适量机油；
S4、对中空容器外的推杆施加外力，使中空容器中的活塞连续挤压其内的炮泥试块，直至炮泥从中空容器的炮泥水平出口或者同时从炮泥竖直出口挤出；
S5、用时间记录仪采集S4步骤中，炮泥挤出前的挤压时间、炮泥在出口处的挤出时间，利用压力记录仪采集S4步骤中，炮泥挤出前的挤压压力、炮泥在出口处的挤出压力，称量S4步骤中，分别从炮泥水平出口、竖直出口挤出的炮泥量；
S6、基于步骤S5采集的数据，以炮泥挤出前的挤压压力与挤压时间的关系曲线的斜率作为炮泥的挤压指数，以炮泥的挤出压力除以挤出量再除以挤出时间的结果作为挤出指数；
S7、以步骤S6的挤压指数评价炮泥的挤压性，挤压指数越大表征炮泥的挤压性越低；以步骤S6的挤出指数衡量炮泥的挤出性，挤出指数越大表征炮泥的挤出性越低。
具体的，所述步骤S6的挤压压力与挤压时间的关系曲线是以挤压时间为横坐标、挤压压力为纵坐标做成的关系曲线。
本发明还提供了一种测试高炉炮泥挤出性能的试验装置，包括台架1、操控台12以及液压站14，所述台架1的顶部固定设有泥缸2以及与泥缸2相接通的缸头3，所述泥缸2内侧的泥缸活塞5与泥缸推杆4固定连接，所述缸头3上远离泥缸2的一端固定设有与泥缸2的内腔相接通的炮泥水平挤出口33，所述泥缸2上设有与其内腔相接通的炮泥竖直挤出口23，所述泥缸推杆4远离泥缸活塞5的一端连接有压力传感器6，所述压力传感器6的另一端与油缸9上的油缸推杆8固定连接，所述油缸9固定设于台架1的顶部且与液压站14相连接，所述泥缸2封闭端的封板上以及油缸推杆8的头部均设有控制泥缸推杆4行程的行程限位装置7，所述操控台12上设有记录油缸推杆8从启动至设定行程时的时间记录仪13，所述操控台12还设有记录压力传感器6测力结果的压力记录仪11，所述时间记录仪13通过电缆10与行程限位装置7电性连接，所述压力记录仪11通过电缆10与压力传感器6电性连接。
具体的，所述缸头3为中空缸头，所述泥缸2为一端贯穿有泥缸推杆4的封闭结构，且另一端连接有缸头3的圆柱形筒体结构。
具体的，所述缸头3包括与泥缸2上的筒体内径相同的大径直段31以及位于炮泥水平挤出口33的小径直段和位于大径直段31与小径直段之间的锥段32。
具体的，所述泥缸2包括与大径直段31相配合对接的泥缸筒体21以及设于泥缸筒体21左侧面的封板22。
具体的，所述泥缸2与缸头3之间相配合卡接固定或者螺接固定。
具体的，所述缸头3的锥段32与中心线之间的角度为10-65°。
具体的，所述行程限位装置7为非接触式限位开关或者为接触式限位开关。
具体的，所述压力传感器6为模拟量输出且具有300-2500KPa量程的电子式压力传感器。
该试验装置中的液压站14的油泵、阀门、时间记录仪13、压力传感器6、行程限位装置7等的通电、启停可通过PLC进行自动控制，也可以采用手动操作，优选为PLC自动控制。
泥缸2为一端封闭、另一端连接有中空缸头3的圆柱形筒体，靠缸头3一侧的筒体上有与泥缸2内腔连通的炮泥竖直挤出口23；缸头3包括与泥缸筒体21内径相同的大径直段31、作为炮泥水平挤出口33的小径直段和位于大径直段31与小径直段之间的锥段32；泥缸2封闭端的封板22中心有一通孔，泥缸推杆4经此通孔插入泥缸2内并可沿孔中心线往复移动，在泥缸2内的泥缸推杆4头部有推挤炮泥的泥缸活塞5，泥缸推杆4的另一端连接有压力传感器6，压力传感器6的另侧与油缸推杆8连接；在泥缸2封闭端的封板22上、油缸推杆8的头部有控制泥缸推杆4行程的行程限位装置7；操控台12有记录油缸推杆8从启动至设定行程时的时间记录仪13，操控台12有记录压力传感器6测力结果的压力记录仪11。
该一种测试高炉炮泥挤出性能的方法与试验装置，可获得炮泥挤出前的挤压指数、炮泥挤出时的挤出指数。挤压指数表达了炮泥挤出前的压缩、变形性能，描述了炮泥的塑性、软硬、粘性等；挤出指数表达了炮泥挤出的难易程度，描述了炮泥的强度、韧性及所需的挤出压力等。挤压指数和挤出指数可用于调整炮泥的工艺配方(结合剂含量、颗粒级配、成化时间、组分比例等)与操作性能(打泥压力、打泥速度等)，具有快捷、准确的效果。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种测试高炉炮泥挤出性能的方法，包括测试高炉炮泥挤出性能的方法及用于测试高炉炮泥挤出性能的试验装置，所述试验装置包括台架(1)、操控台(12)以及液压站(14)，所述台架(1)的顶部固定设有泥缸(2)以及与泥缸(2)相接通的缸头(3)，所述泥缸(2)内侧的泥缸活塞(5)与泥缸推杆(4)固定连接，所述缸头(3)上远离泥缸(2)的一端固定设有与泥缸(2)的内腔相接通的炮泥水平挤出口(33)，所述泥缸(2)上设有与其内腔相接通的炮泥竖直挤出口(23)，所述泥缸推杆(4)远离泥缸活塞(5)的一端连接有压力传感器(6)，所述压力传感器(6)的另一端与油缸(9)上的油缸推杆(8)固定连接，所述油缸(9)固定设于台架(1)的顶部且与液压站(14)相连接，所述泥缸(2)封闭端的封板上以及油缸推杆(8)的头部均设有控制泥缸推杆(4)行程的行程限位装置(7)，所述操控台(12)上设有记录油缸推杆(8)从启动至设定行程时的时间记录仪(13)，所述操控台(12)还设有记录压力传感器(6)测力结果的压力记录仪(11)，所述时间记录仪(13)通过电缆(10)与行程限位装置(7)电性连接，所述压力记录仪(11)通过电缆(10)与压力传感器(6)电性连接，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1、将恒重的高炉炮泥置于模具中，用恒定压力将炮泥压制成圆柱形或矩形试块，脱模待用；
S2、将S1步骤制成的试块置于具有加热、恒温功能的容器中加热至设定温度、并保持恒温；
S3、将至少一个S2步骤的试块置于一中空容器中，该中空容器的一端有一个炮泥水平出口或者同时有一个炮泥竖直出口，中空容器的另一端有可移动的推杆与活塞；放置试块前，清理干净中空容器及炮泥出口内的杂物，并在其内壁上涂抹适量机油；
S4、对中空容器外的推杆施加外力，使中空容器中的活塞连续挤压其内的炮泥试块，直至炮泥从中空容器的炮泥水平出口或者同时从炮泥竖直出口挤出；
S5、用时间记录仪采集S4步骤中，炮泥挤出前的挤压时间、炮泥在出口处的挤出时间，利用压力记录仪采集S4步骤中，炮泥挤出前的挤压压力、炮泥在出口处的挤出压力，称量S4步骤中，分别从炮泥水平出口、竖直出口挤出的炮泥量；
S6、基于步骤S5采集的数据，以炮泥挤出前的挤压压力与挤压时间的关系曲线的斜率作为炮泥的挤压指数，以炮泥的挤出压力除以挤出量再除以挤出时间的结果作为挤出指数；
S7、以步骤S6的挤压指数评价炮泥的挤压性，挤压指数越大表征炮泥的挤压性越低；以步骤S6的挤出指数衡量炮泥的挤出性，挤出指数越大表征炮泥的挤出性越低。
2.根据权利要求1所述的一种测试高炉炮泥挤出性能的方法，其特征在于：所述步骤S6的挤压压力与挤压时间的关系曲线是以挤压时间为横坐标、挤压压力为纵坐标做成的关系曲线。
3.根据权利要求1所述的一种测试高炉炮泥挤出性能的方法，其特征在于：所述缸头(3)为中空缸头，所述泥缸(2)为一端贯穿有泥缸推杆(4)的封闭结构，且另一端连接有缸头(3)的圆柱形筒体结构。
4.根据权利要求1所述的一种测试高炉炮泥挤出性能的方法，其特征在于：所述缸头(3)包括与泥缸(2)上的筒体内径相同的大径直段(31)以及位于炮泥水平挤出口(33)的小径直段和位于大径直段(31)与小径直段之间的锥段(32)。
5.根据权利要求4所述的一种测试高炉炮泥挤出性能的方法，其特征在于：所述泥缸(2)包括与大径直段(31)相配合对接的泥缸筒体(21)以及设于泥缸筒体(21)左侧面的封板(22)。
6.根据权利要求1所述的一种测试高炉炮泥挤出性能的方法，其特征在于：所述泥缸(2)与缸头(3)之间相配合卡接固定或者螺接固定。
7.根据权利要求4所述的一种测试高炉炮泥挤出性能的方法，其特征在于：所述缸头(3)的锥段(32)与中心线之间的角度为10-65°。
8.根据权利要求1所述的一种测试高炉炮泥挤出性能的方法，其特征在于：所述行程限位装置(7)为非接触式限位开关或者为接触式限位开关。
9.根据权利要求1所述的一种测试高炉炮泥挤出性能的方法，其特征在于：所述压力传感器(6)为模拟量输出且具有300-2500KPa量程的电子式压力传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 239000 Mingguang Industrial Park, Chuzhou City, Anhui Province Applicant after: Mingguang Ruier Jingda Technology Co.,Ltd. Address before: 239400 Industrial Park of Mingguang City, Chuzhou, Anhui Applicant before: REAL NON-METALLIC MATERIALS CO.,LTD. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |