CN113848233B - 熔态铸余渣氧化性测定装置及方法 - Google Patents
熔态铸余渣氧化性测定装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113848233B CN113848233B CN202010597033.4A CN202010597033A CN113848233B CN 113848233 B CN113848233 B CN 113848233B CN 202010597033 A CN202010597033 A CN 202010597033A CN 113848233 B CN113848233 B CN 113848233B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thermocouple
- sheet
- casting
- corundum
- graphite sheet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 129
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 73
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 65
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims abstract description 65
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 61
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 59
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 42
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 18
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 7
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 6
- 239000011449 brick Substances 0.000 claims description 6
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- PXXKQOPKNFECSZ-UHFFFAOYSA-N platinum rhodium Chemical compound [Rh].[Pt] PXXKQOPKNFECSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 4
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- CSJDCSCTVDEHRN-UHFFFAOYSA-N methane;molecular oxygen Chemical compound C.O=O CSJDCSCTVDEHRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
- G01N25/48—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on solution, sorption, or a chemical reaction not involving combustion or catalytic oxidation
- G01N25/4873—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on solution, sorption, or a chemical reaction not involving combustion or catalytic oxidation for a flowing, e.g. gas sample
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
- G01N25/48—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on solution, sorption, or a chemical reaction not involving combustion or catalytic oxidation
- G01N25/4806—Details not adapted to a particular type of sample
- G01N25/4813—Details not adapted to a particular type of sample concerning the measuring means
- G01N25/482—Details not adapted to a particular type of sample concerning the measuring means concerning the temperature responsive elements
Abstract
本发明公开了一种熔态铸余渣氧化性测定装置及方法，该装置包括探头主体（1）、第一热电偶（2）、第二热电偶（3）、第一刚玉片（41）、第二刚玉片（42）、第一石墨片（51）、第二石墨片（52）、信号放大器（6）和毫伏计（7）；第一热电偶和第二热电偶插入探头主体的安装孔（11），第一热电偶和第二热电偶反向串接并通过信号放大器连毫伏计；第一刚玉片放在第一石墨片底部后嵌入安装孔，第一热电偶接触第一石墨片；第二刚玉片放在第二石墨片上后嵌入安装孔，第二热电偶接触第二刚玉片。本发明在钢水浇筑后通过反向串接的热电偶电动势快速测定铸余渣氧化性，为铁水与铸余渣混兑工艺制定提供依据，对铸余渣返生产实施具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼钢工艺中炉渣性能的测定设备及方法，尤其涉及一种熔态铸余渣氧化性测定装置及方法。
背景技术
铸余渣是指铸钢后钢包内的钢渣和残余钢水的总称，又叫钢包渣，温度在1500℃以上。对于铸余渣的处理，国内外大部分钢厂仍然采用原始的热泼－落锤工艺，不仅处理流程长、污染大，而且渣钢回收效率差、品位低。即使采用比较先进的格栅工艺，仍存在较大的污染和较高的处理成本。
为了充分利用热态铸余渣的余热和有效化学成分，国内许多企业都进行过直接将铸余渣返生产工业试验。在铸余渣返生产过程中，涉及到铸余渣与高炉铁水的混兑，而在混兑过程中，由于高炉铁水碳含量在4.5-5.5%，会与铸余渣中的FeO或Fe2O3等发生剧烈的碳氧反应，甚至溢出铁水包，产生安全事故。因此，在铸余渣返生产过程中，需要及时获得铸余渣的氧化性信息，以便为铸余渣与铁水的安全混兑提供依据。钢渣的氧化性的现有测定方法都是通过对冷却后的炉渣进行化学分析而得到的，需要先对炉渣进行冷却，不仅浪费了热态铸余渣的余热，也降低了作业效率，在现有钢铁生产条件下无法支撑铸余渣返生产工艺。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种熔态铸余渣氧化性测定装置，能在钢水浇注完毕后用于熔态铸余渣氧化性的快速且精准的测定，以便及时制定铸余渣与铁水混兑工艺，保证混兑操作的安全性。
本发明的目的之二在于提供一种熔态铸余渣氧化性测定方法，能在钢水浇注完毕后，通过热电偶的温差电动势精准计算得到熔态铸余渣的氧化性指标，对铸余渣返生产的实施具有重要意义。
本发明是这样实现的：
一种熔态铸余渣氧化性测定装置，包括探头主体、第一热电偶、第二热电偶、第一刚玉片、第二刚玉片、第一石墨片、第二石墨片、信号放大器和毫伏计；探头主体内预留两个安装孔，两个安装孔均沿探头主体的高度方向设置并上下贯穿探头主体；第一热电偶和第二热电偶分别插入在两个安装孔内，第一热电偶和第二热电偶反向串接，形成温差热电偶，温差热电偶通过信号放大器连接至毫伏计；第一刚玉片叠放在第一石墨片的底部后嵌装在其中一个安装孔的底部，且第一热电偶与第一石墨片接触；第二刚玉片叠放在第二石墨片的顶部后嵌装在另一个安装孔的底部，且第二热电偶与第二刚玉片接触。
所述的安装孔包括长孔和设置在长孔底部的扩孔，扩孔的孔径大于长孔的孔径。
所述的第一热电偶和第二热电偶分别通过刚玉管插入在安装孔的长孔内，并通过耐火棉固定。
所述的第一刚玉片和第一石墨片分别嵌装在安装孔的扩孔内，并通过耐火泥固定；且第一刚玉片和第一石墨片的叠放高度与扩孔的高度相当，第一刚玉片和第一石墨片的直径与扩孔的孔径相当。
所述的第二石墨片和第二刚玉片分别嵌装在安装孔的扩孔内，并通过耐火泥固定；且第二石墨片和第二刚玉片的叠放高度与扩孔的高度相当，第二石墨片和第二刚玉片的直径与扩孔的孔径相当。
所述的第一热电偶外接温度表。
一种熔态铸余渣氧化性测定方法，包括以下步骤：
步骤1：将熔态铸余渣氧化性测定装置固定安装在升降装置上，使测定装置悬置在钢包上方；
步骤2：将第一热电偶外接温度表，第一热电偶和第二热电偶反向串接并通过信号放大器连接至毫伏计；
步骤3：通过升降装置下降测定装置至接近铸余渣表面，停止下降；
步骤4：观察温度表的温度是否恒定不变，若是，则执行步骤5，若否，则继续观察，直至温度表的温度恒定不变；
步骤5：继续通过升降装置下降测定装置至浸入铸余渣内，使铸余渣与探头主体底部充分接触，从而使第二石墨片与铸余渣中的氧化铁发生强吸热反应；
步骤6：第一热电偶与第二热电偶产生温差并输出电动势信号至信号放大器，通过毫伏计显示并记录最大的毫伏数；温度表的温度再次恒定不变后，取出测定装置；
步骤7：根据公式将最大的毫伏数转化为铸余渣的氧化性指标，公式为：
X=1.664Y-0.737 （2）
公式（2）通过测定装置对已知氧化性的若干种铸余渣进行校正后得到；其中，X为铸余渣的氧化性指标，单位为%，Y为毫伏数，单位为mv。
所述的步骤1中，钢包内的铸余渣处于熔融状态，且表面没有硬的结壳，使测定装置能下降至铸余渣内部。
所述的步骤5中，测定装置浸入铸余渣内的深度为10-20cm。
所述的探头主体为复合耐火材料镁碳砖，第一热电偶和第二热电偶均为铂铑30-铂铑6热电偶。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明的方法利用两个反向串接的热电偶及其对应的反向叠放的刚玉片和石墨片，能利用温差产生的电动势对铸余渣的氧化性进行快速测定，钢水浇筑完毕后即可进行测定，为铁水与铸余渣混兑工艺的制定提供依据，保证了铸余渣与铁水的安全混兑，对铸余渣返生产的实施具有重要意义。
2、本发明的装置具有可重复使用、测定成本低、准确性高等优点，能用于铸余渣的氧化性的快速、精准测定，促进炼钢过程的工艺优化，提高企业竞争力。
本发明能在钢水浇筑完毕后，通过两个反向串接的热电偶产生的温差电动势快速测定铸余渣的氧化性，为铁水与铸余渣混兑工艺的制定提供依据，保证铸余渣与铁水混兑安全，对铸余渣返生产的实施具有重要意义。
附图说明
图1是本发明熔态铸余渣氧化性测定装置的剖视图；
图2是本发明熔态铸余渣氧化性测定装置中探头主体的剖视图。
图中，1探头主体，11安装孔，111长孔，112扩孔，2第一热电偶，3第二热电偶，41第一刚玉片，42第二刚玉片，51第一石墨片，52第二石墨片，6信号放大器，7毫伏计，8温度表。
实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图1，一种熔态铸余渣氧化性测定装置，包括探头主体1、第一热电偶2、第二热电偶3、第一刚玉片41、第二刚玉片42、第一石墨片51、第二石墨片52、信号放大器6和毫伏计7；探头主体1内预留两个安装孔11，两个安装孔11均沿探头主体1的高度方向设置并上下贯穿探头主体1；第一热电偶2和第二热电偶3分别插入在两个安装孔11内，第一热电偶2和第二热电偶3反向串接，形成温差热电偶，温差热电偶的输出端通过信号放大器6连接至毫伏计7；第一刚玉片41叠放在第一石墨片51的底部后嵌装在其中一个安装孔11的底部，且第一热电偶2与第一石墨片51接触；第二刚玉片42叠放在第二石墨片52的顶部后嵌装在另一个安装孔11的底部，且第二热电偶3与第二刚玉片42接触。
请参见附图2，所述的安装孔11包括长孔111和设置在长孔111底部的扩孔112，扩孔112的孔径大于长孔111的孔径，便于安装两支热电偶及其刚玉片和石墨片，同时确保石墨片与熔态铸余渣有一定的接触面积，使两者能发生强吸热反应。
所述的第一热电偶2和第二热电偶3分别通过刚玉管插入在安装孔11的长孔111内，并通过耐火棉固定，确保第一热电偶2和第二热电偶3的安装可靠性和稳定性，以及使用安全性。
所述的第一刚玉片41和第一石墨片51分别嵌装在安装孔11的扩孔112内，且第一刚玉片41和第一石墨片51的叠放高度与扩孔112的高度相当，第一刚玉片41和第一石墨片51的直径与扩孔112的孔径相当，确保第一刚玉片41和第一石墨片51恰好填充在扩孔112内，且只有第一刚玉片41与熔态铸余渣接触且不发生反应。
所述的第二石墨片52和第二刚玉片42分别嵌装在安装孔11的扩孔112内，且第二石墨片52和第二刚玉片42的叠放高度与扩孔112的高度相当，第二石墨片52和第二刚玉片42的直径与扩孔112的孔径相当，确保第二刚玉片42和第二石墨片52恰好填充在扩孔112内，且只有第二石墨片52与熔态铸余渣接触并发生反应。
所述的第一热电偶2外接温度表8，温度表8用于测定铸余渣的温度，在铸余渣氧化性测定过程中起到辅助作用，在探头主体1下降至接近铸余渣表面时，当温度表8显示的温度恒定不变时，表示测定装置已充分预热，一方面可减小测定装置的热震，另一方面可减少测定装置在铸余渣中的测定时间，提高测定装置的寿命；在探头主体1的伸入铸余渣中测定氧化性时，当温度表8显示的温度再次恒定时，表示达到热平衡，即可取出探头主体1，完成测试过程。
优选的，所述的探头主体1可采用复合耐火材料制成的镁碳砖，具有良好的抗热震性。
优选的，所述的第一热电偶2和第二热电偶3可采用相同的材质，均为铂铑30-铂铑6热电偶。
一种熔态铸余渣氧化性测定方法，包括以下步骤：
步骤1：将熔态铸余渣氧化性测定装置（以下简称测定装置）固定安装在升降装置上，使测定装置悬置在钢包上方。
所述的钢包内的铸余渣应处于熔融状态，且表面没有硬的结壳，确保测定装置能下降至铸余渣内部。
步骤2：将第一热电偶2外接温度表8，第一热电偶2和第二热电偶3反向串接并通过信号放大器6连接至毫伏计7。
步骤3：通过升降装置下降测定装置至接近铸余渣表面，停止下降。优选的，当探头主体1底部距离铸余渣表面5-20cm时为测定装置接近铸余渣表面。
步骤4：观察温度表8的温度是否恒定不变，若是，则执行步骤5，若否，则继续观察，直至温度表8的温度恒定不变。
步骤5：继续通过升降装置下降测定装置至浸入铸余渣内，使铸余渣中的Fe2O3或FeO与第二石墨片52中的碳发生强吸热反应，即：
Fe2O3+3C=2Fe+3CO-462.95KJ/mol
FeO+C=Fe+CO-158.97KJ/mol。
优选的，所述的测定装置浸入铸余渣内的深度为10-20cm，即探头主体1的底部位于铸余渣表面下方10-20cm，确保上述强吸热反应的进行。
步骤6：第一热电偶2与第二热电偶3产生温差并输出电动势信号至信号放大器6，通过毫伏计7显示并记录最大毫伏数。温度表8的温度再次恒定不变后，取出测定装置。
优选的，所述的信号放大器6的放大倍数为1000倍，可将微伏信号放大到毫伏信号，便于检测。
步骤7：可采用测定装置测定8种不同的已知氧化性指标的铸余渣，得到8种铸余渣对应的最大毫伏数的测试值，如表1所示：
表1 8种铸余渣的氧化性指标及其对应的最大毫伏数
| 铸余渣序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 氧化性指标X | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 |
| 毫伏数Y | 0.15 | 3.20 | 6.72 | 9.65 | 12.72 | 15.57 | 18.25 | 21.32 |
对表1中的数据进行回归分析，得到回归公式：
Y=0.445+0.601X（r=0.999） （1）
其中，X为铸余渣的氧化性指标，单位为%，Y为毫伏数，单位为mv，r为相关系数，r=0.999表示铸余渣的氧化性与其测定得到的最大毫伏数是高度相关的。
铸余渣的氧化性指标用（FeO+1.35Fe2O3）%表示。经过校正的测定装置便可用于测定铸余渣的氧化性。对于不同结构尺寸（扩孔112的深度、第一石墨片51、第二石墨片52、第一刚玉片41和第二刚玉片厚度等）测定装置，通过已知氧化性的铸余渣进行校正时，得到的回归公式也不同。改变测定装置的结构尺寸时，应当通过已知氧化性的铸余渣对其进行重新校正。
根据回归公式得到公式（2），根据公式将最大的毫伏数转化为铸余渣的氧化性指标。
X=1.664Y-0.737 （2）
其中，X为铸余渣的氧化性指标，单位为%，Y为毫伏数，单位为mv。
实施例1：
采用直径为60mm、高度为450mm的圆柱形镁碳砖耐火材料制成探头主体1，沿探头主体1的高度方向，在探头主体1内对称钻出两个贯穿探头主体1的安装孔11，安装孔11由直径为4mm的长孔111和位于长孔111底部的高6mm、直径8mm的扩孔112构成。用两个直径为3mm的刚玉管将第一热电偶2和第二热电偶3安装在两个长孔111内并通过耐火棉固定，第一热电偶2下方的扩孔112内由上至下嵌装厚度为3mm、直径为8mm的第一石墨片51和第一刚玉片41，并通过耐火泥固定；第二热电偶3下方的扩孔112内由上至下嵌装厚度为3mm、直径为8mm的第二刚玉片42和第二石墨片52，并通过耐火泥固定，使第一热电偶2和第二热电偶3具有相同的导热系数，消除由于导热性不同产生的影响。第一热电偶2与第二热电偶3的间距为20mm。
由于第一热电偶2与第二热电偶3所产生的热电势方向正好相反，若没有发生温度变化，二者温度相等, 第一热电偶2与第二热电偶3的热电势大小一样，互相抵消。测定铸余渣的氧化性指标时，确保铸余渣处于熔融状态，且表面没有硬的结壳。将探头主体1固定在升降装置上，第一热电偶2外接温度表8，第一热电偶2与第二热电偶3反向串接后通过信号放大器6连接至毫伏计7。当钢包浇注完毕后，将钢包至于探头主体1的下方，启动升降装置下降探头主体1，当探头主体1的底部接近铸余渣表面时，停止下降，观察温度表8的变化，当温度表8显示数值上升至1125℃后恒定不变，继续下降探头主体1，使探头主体1浸入铸余渣表面下方15cm。当温度表8显示温度再次恒定时，此时显示铸余渣的温度为1532℃，取出探头主体1，记录测试过程中毫伏计7显示和记录的最大毫伏数。铸余渣中的Fe2O3或FeO与位于底部的第二石墨片52中的碳产生强吸热反应，即Fe2O3+3C=2Fe+3CO-462.95KJ/mol，FeO+C=Fe+CO-158.97KJ/mol，而位于底部的第一刚玉片41不与铸余渣发生化学反应，使第一热电偶2与第二热电偶3之间产生温差。
温差热电偶将温度信号转换成热电动势信号，因此可通过信号放大器6放大1000倍，通过毫伏计7读取到的最大毫伏数为13.72mv，将13.72mv带入到公式（2）中，即可计算得到该铸余渣的氧化性指标为22.09，即FeO+1.35Fe2O3=22.09%，属于高氧化性铸余渣。
实施例2：
采用直径为60mm、高度为450mm的圆柱形镁碳砖耐火材料制成探头主体1，沿探头主体1的高度方向，在探头主体1内对称钻出两个贯穿探头主体1的安装孔11，安装孔11由直径为4mm的长孔111和位于长孔111底部的高6mm、直径8mm的扩孔112构成。用两个直径为3mm的刚玉管将第一热电偶2和第二热电偶3安装在两个长孔111内并通过耐火棉固定，第一热电偶2下方的扩孔112内由上至下嵌装厚度为3mm、直径为8mm的第一石墨片51和第一刚玉片41，并通过耐火泥固定；第二热电偶3下方的扩孔112内由上至下嵌装厚度为3mm、直径为8mm的第二刚玉片42和第二石墨片52，并通过耐火泥固定，使第一热电偶2和第二热电偶3具有相同的导热系数，消除由于导热性不同产生的影响。第一热电偶2与第二热电偶3的间距为20mm。
由于第一热电偶2与第二热电偶3所产生的热电势方向正好相反，若没有发生温度变化，二者温度相等, 第一热电偶2与第二热电偶3的热电势大小一样，互相抵消。测定铸余渣的氧化性指标时，确保铸余渣处于熔融状态，且表面没有硬的结壳。将探头主体1固定在升降装置上，第一热电偶2外接温度表8，第一热电偶2与第二热电偶3反向串接后通过信号放大器6连接至毫伏计7。当钢包浇注完毕后，将钢包至于探头主体1的下方，启动升降装置下降探头主体1，当探头主体1的底部接近铸余渣表面时，停止下降，观察温度表8的变化，当温度表8显示数值上升至1083℃后恒定不变，继续下降探头主体1，使探头主体1浸入铸余渣表面下方15cm。当温度表8显示温度再次恒定时，此时显示铸余渣的温度为1501℃，取出探头主体1，记录测试过程中毫伏计7显示和记录的最大毫伏数。铸余渣中的Fe2O3或FeO与位于底部的第二石墨片52中的碳产生强吸热反应，即Fe2O3+3C=2Fe+3CO-462.95KJ/mol，FeO+C=Fe+CO-158.97KJ/mol，而位于底部的第一刚玉片41不与铸余渣发生化学反应，使第一热电偶2与第二热电偶3之间产生温差。
温差热电偶将温度信号转换成热电动势信号，因此可通过信号放大器6放大1000倍，通过毫伏计7读取到的最大毫伏数为2.36mv，将2.36mv带入到公式（2）中，即可计算得到该铸余渣的氧化性指标为3.19，即FeO+1.35Fe2O3=3.19%，属于低氧化性铸余渣。
实施例3：
采用直径为60mm、高度为450mm的圆柱形镁碳砖耐火材料制成探头主体1，沿探头主体1的高度方向，在探头主体1内对称钻出两个贯穿探头主体1的安装孔11，安装孔11由直径为4mm的长孔111和位于长孔111底部的高6mm、直径8mm的扩孔112构成。用两个直径为3mm的刚玉管将第一热电偶2和第二热电偶3安装在两个长孔111内并通过耐火棉固定，第一热电偶2下方的扩孔112内由上至下嵌装厚度为3mm、直径为8mm的第一石墨片51和第一刚玉片41，并通过耐火泥固定；第二热电偶3下方的扩孔112内由上至下嵌装厚度为3mm、直径为8mm的第二刚玉片42和第二石墨片52，并通过耐火泥固定，使第一热电偶2和第二热电偶3具有相同的导热系数，消除由于导热性不同产生的影响。第一热电偶2与第二热电偶3的间距为20mm。
由于第一热电偶2与第二热电偶3所产生的热电势方向正好相反，若没有发生温度变化，二者温度相等, 第一热电偶2与第二热电偶3的热电势大小一样，互相抵消。测定铸余渣的氧化性指标时，确保铸余渣处于熔融状态，且表面没有硬的结壳。将探头主体1固定在升降装置上，第一热电偶2外接温度表8，第一热电偶2与第二热电偶3反向串接后通过信号放大器6连接至毫伏计7。当钢包浇注完毕后，将钢包至于探头主体1的下方，启动升降装置下降探头主体1，当探头主体1的底部接近铸余渣表面时，停止下降，观察温度表8的变化，当温度表8显示数值上升至1158℃后恒定不变，继续下降探头主体1，使探头主体1浸入铸余渣表面下方15cm。当温度表8显示温度再次恒定时，此时显示铸余渣的温度为1563℃，取出探头主体1，记录测试过程中毫伏计7显示和记录的最大毫伏数。铸余渣中的Fe2O3或FeO与位于底部的第二石墨片52中的碳产生强吸热反应，即Fe2O3+3C=2Fe+3CO-462.95KJ/mol，FeO+C=Fe+CO-158.97KJ/mol，而位于底部的第一刚玉片41不与铸余渣发生化学反应，使第一热电偶2与第二热电偶3之间产生温差。
温差热电偶将温度信号转换成热电动势信号，因此可通过信号放大器6放大1000倍，通过毫伏计7读取到的最大毫伏数为8.54mv，将8.54mv带入到公式（2）中，即可计算得到该铸余渣的氧化性指标为13.47，即FeO+1.35Fe2O3=13.47%，属于中氧化性铸余渣。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，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 (7)
1.一种熔态铸余渣氧化性测定装置，其特征是：包括探头主体（1）、第一热电偶（2）、第二热电偶（3）、第一刚玉片（41）、第二刚玉片（42）、第一石墨片（51）、第二石墨片（52）、信号放大器（6）和毫伏计（7）；探头主体（1）内预留两个安装孔（11），两个安装孔（11）均沿探头主体（1）的高度方向设置并上下贯穿探头主体（1）；第一热电偶（2）和第二热电偶（3）分别插入在两个安装孔（11）内，第一热电偶（2）和第二热电偶（3）反向串接，形成温差热电偶，温差热电偶通过信号放大器（6）连接至毫伏计（7）；第一刚玉片（41）叠放在第一石墨片（51）的底部后嵌装在其中一个安装孔（11）的底部，且第一热电偶（2）与第一石墨片（51）接触；第二刚玉片（42）叠放在第二石墨片（52）的顶部后嵌装在另一个安装孔（11）的底部，且第二热电偶（3）与第二刚玉片（42）接触；
所述的安装孔（11）包括长孔（111）和设置在长孔（111）底部的扩孔（112），扩孔（112）的孔径大于长孔（111）的孔径；
所述的第一刚玉片（41）和第一石墨片（51）分别嵌装在安装孔（11）的扩孔（112）内，并通过耐火泥固定；且第一刚玉片（41）和第一石墨片（51）的叠放高度与扩孔（112）的高度相当，第一刚玉片（41）和第一石墨片（51）的直径与扩孔（112）的孔径相当；
所述的第二石墨片（52）和第二刚玉片（42）分别嵌装在安装孔（11）的扩孔（112）内，并通过耐火泥固定；且第二石墨片（52）和第二刚玉片（42）的叠放高度与扩孔（112）的高度相当，第二石墨片（52）和第二刚玉片（42）的直径与扩孔（112）的孔径相当。
2.根据权利要求1所述的熔态铸余渣氧化性测定装置，其特征是：所述的第一热电偶（2）和第二热电偶（3）分别通过刚玉管插入在安装孔（11）的长孔（111）内，并通过耐火棉固定。
3.根据权利要求1所述的熔态铸余渣氧化性测定装置，其特征是：所述的第一热电偶（2）外接温度表（8）。
4.根据权利要求1所述的熔态铸余渣氧化性测定装置，其特征是：所述的探头主体（1）为复合耐火材料镁碳砖，第一热电偶（2）和第二热电偶（3）均为铂铑30-铂铑6热电偶。
5.一种采用权利要求1所述的熔态铸余渣氧化性测定装置测定熔态铸余渣氧化性的方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1：将熔态铸余渣氧化性测定装置固定安装在升降装置上，使测定装置悬置在钢包上方；
步骤2：将第一热电偶（2）外接温度表（8），第一热电偶（2）和第二热电偶（3）反向串接并通过信号放大器（6）连接至毫伏计（7）；
步骤3：通过升降装置下降测定装置至接近铸余渣表面，停止下降；
步骤4：观察温度表（8）的温度是否恒定不变，若是，则执行步骤5，若否，则继续观察，直至温度表（8）的温度恒定不变；
步骤5：继续通过升降装置下降测定装置至浸入铸余渣内，使铸余渣与探头主体（1）底部充分接触，从而使第二石墨片（52）与铸余渣中的氧化铁发生强吸热反应；
步骤6：第一热电偶（2）与第二热电偶（3）产生温差并输出电动势信号至信号放大器（6），通过毫伏计（7）显示并记录最大的毫伏数；温度表（8）的温度再次恒定不变后，取出测定装置；
步骤7：根据公式将最大的毫伏数转化为铸余渣的氧化性指标，公式为：
X=1.664Y-0.737 （2）
公式（2）通过测定装置对已知氧化性的若干种铸余渣进行校正后得到；其中，X为铸余渣的氧化性指标，单位为%，Y为毫伏数，单位为mv；
所述的测定装置的安装孔（11）由直径为4mm的长孔（111）和位于长孔（111）底部的高6mm、直径8mm的扩孔（112）构成，第一热电偶（2）下方的扩孔（112）内由上至下嵌装厚度为3mm、直径为8mm的第一石墨片（51）和第一刚玉片（41），第二热电偶（3）下方的扩孔（112）内由上至下嵌装厚度为3mm、直径为8mm的第二刚玉片（42）和第二石墨片（52）。
6.根据权利要求5所述的熔态铸余渣氧化性测定方法，其特征是：所述的步骤1中，钢包内的铸余渣处于熔融状态，且表面没有硬的结壳，使测定装置能下降至铸余渣内部。
7.根据权利要求5所述的熔态铸余渣氧化性测定方法，其特征是：所述的步骤5中，测定装置浸入铸余渣内的深度为10-20cm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010597033.4A CN113848233B (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 熔态铸余渣氧化性测定装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010597033.4A CN113848233B (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 熔态铸余渣氧化性测定装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113848233A CN113848233A (zh) | 2021-12-28 |
| CN113848233B true CN113848233B (zh) | 2023-11-14 |
Family
ID=78972557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010597033.4A Active CN113848233B (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 熔态铸余渣氧化性测定装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113848233B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB812607A (en) * | 1955-08-08 | 1959-04-29 | Robertshaw Fulton Controls Co | Improvements in or relating to devices for determining the oxidising or reducing characteristics of an atmosphere |
| US3304170A (en) * | 1962-12-27 | 1967-02-14 | Hewlett Packard Co | Method for thermal reaction analysis |
| US4527417A (en) * | 1984-03-13 | 1985-07-09 | Pravda Milton F | Apparatus useful for rapidly determining the molecular weight of a flowing gaseous material |
| JP2007255960A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 可燃性ガスの干渉を無くすガス検知方法及びガス検知センサ |
| CN101239384A (zh) * | 2007-02-06 | 2008-08-13 | 宝山钢铁股份有限公司 | 铸余渣和钢水的分离方法 |
| CN101261237A (zh) * | 2008-04-03 | 2008-09-10 | 武汉科技大学 | 测量耐火材料大试样的高温热膨胀仪及其使用方法 |
| CN101818231A (zh) * | 2010-04-07 | 2010-09-01 | 长春工业大学 | 防止氩氧精炼铬铁合金过程中发生喷溅的控制方法 |
| CN204989081U (zh) * | 2015-09-22 | 2016-01-20 | 中国石油大学(华东) | 一种测量炭质大分子等温热反应过程中热效应的装置 |
| CN110273047A (zh) * | 2018-03-14 | 2019-09-24 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种热态铸余渣返铁水包的钢水回收方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102286817B1 (ko) * | 2017-04-25 | 2021-08-09 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 스케일 조성 판정 시스템, 스케일 조성 판정 방법, 및 프로그램 |
-
2020
- 2020-06-28 CN CN202010597033.4A patent/CN113848233B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB812607A (en) * | 1955-08-08 | 1959-04-29 | Robertshaw Fulton Controls Co | Improvements in or relating to devices for determining the oxidising or reducing characteristics of an atmosphere |
| US3304170A (en) * | 1962-12-27 | 1967-02-14 | Hewlett Packard Co | Method for thermal reaction analysis |
| US4527417A (en) * | 1984-03-13 | 1985-07-09 | Pravda Milton F | Apparatus useful for rapidly determining the molecular weight of a flowing gaseous material |
| JP2007255960A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 可燃性ガスの干渉を無くすガス検知方法及びガス検知センサ |
| CN101239384A (zh) * | 2007-02-06 | 2008-08-13 | 宝山钢铁股份有限公司 | 铸余渣和钢水的分离方法 |
| CN101261237A (zh) * | 2008-04-03 | 2008-09-10 | 武汉科技大学 | 测量耐火材料大试样的高温热膨胀仪及其使用方法 |
| CN101818231A (zh) * | 2010-04-07 | 2010-09-01 | 长春工业大学 | 防止氩氧精炼铬铁合金过程中发生喷溅的控制方法 |
| CN204989081U (zh) * | 2015-09-22 | 2016-01-20 | 中国石油大学(华东) | 一种测量炭质大分子等温热反应过程中热效应的装置 |
| CN110273047A (zh) * | 2018-03-14 | 2019-09-24 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种热态铸余渣返铁水包的钢水回收方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Structural-phase composition and corrosion behavior of finely dispersed Fe-C powders in neutral media;Lomayeva, SF等;《PROTECTION OF METALS》;第41卷(第5期);第465-471页 * |
| 我国炼钢固废利用现状与发展趋势;郝阳等;《中国钢铁业》(第3期);第34-38页 * |
| 热态铸余渣返生产可行性分析;李永谦等;《宝钢技术》(第5期);第30-34页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113848233A (zh) | 2021-12-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Faghihi-Sani et al. | Oxidation kinetics of MgO–C refractory bricks | |
| Yurkov | Refractories for aluminium | |
| CN102928455B (zh) | 一种测定焦炭高温冶金性能的方法 | |
| Osarenmwinda et al. | Performance evaluation of refractory bricks produced from locally sourced clay materials | |
| CN113848233B (zh) | 熔态铸余渣氧化性测定装置及方法 | |
| CN101158660A (zh) | 激光导热仪 | |
| Yurkov et al. | Corrosion behavior of silicon nitride bonded silicon carbide refractory material by molten copper and copper slag | |
| GB1360962A (en) | Apparatus for measuring in a continuous manner oxygen in a molten metal | |
| Vidacak et al. | An experimental study of the viscosities of Al 2 O 3-CaO-“FeO” slags | |
| JP2005043086A (ja) | マグネシア含有不定形耐火物の耐消化性評価方法 | |
| Turkdogan | Theoretical concept on slag–oxygen sensors to measure oxide activities related to FeO, SiO2, and CaO contents of steelmaking slags | |
| JPH01288741A (ja) | 保護管式測温計 | |
| Swetnam et al. | Sensing of sulfur in molten metal using strontium β-alumina | |
| Utigard et al. | The measurement of the heat-transfer coefficient between high-temperature liquids and solid surfaces | |
| CN113514014B (zh) | 一种校正应力波法测量高炉炉墙厚度的装置及方法 | |
| CN216972580U (zh) | 一种高炉主沟回旋区侵蚀程度的测量工具 | |
| KR20090050174A (ko) | 금속의 산화성 평가 장치 및 방법 | |
| CN106767288A (zh) | 测量电炉耐火砖残余厚度的方法 | |
| CN111398347A (zh) | 一种碳化反应温升的测量装置及方法 | |
| Baxendale | Testing of refractory materials | |
| Yurkov et al. | The Properties of Refractory and Heat Insulation Materials | |
| US4530659A (en) | Temperature measurement technique | |
| JPS62257004A (ja) | 高炉炉床壁侵食状況検知方法 | |
| Wright | Viscosity Of CaO-CuxO-MgO-SiO2 Slags | |
| Shuli | The development and use of an oxygen sensor for steelmaking in China |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |