CN114486896A - 一种可在线监测烧结液相熔融和渗流特性的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可在线监测烧结液相熔融和渗流特性的设备和方法，该设备的液相熔滴系统中，十字形刚玉管设置在加热熔炉中，由加热熔炉为其提供高温环境；耐高温样品放置容器悬吊在十字形刚玉管的竖直管中，耐高温样品放置容器用于盛装待烧结样品，其底部设置有熔滴出口；液相渗流系统包括坩埚、耐高温支撑柱、重力传感器、移动装置和控制器，耐高温支撑柱固定在移动装置上，坩埚支撑在耐高温支撑柱上，坩埚用于盛装铁矿石颗粒；重力传感器设置在耐高温支撑柱和移动装置间，用于感应坩埚在接收熔滴前后的耐高温支撑柱、坩埚及其内容物的总重量。本发明将液相和颗粒填充层分别加热，可分别研究烧结熔融和在颗粒填充层中渗流的特性。
Description
技术领域
本发明涉及工业烧结领域，具体涉及一种可在线监测烧结液相熔融和渗流特性的设备和方法。
背景技术
在高炉炼铁过程中，送入高炉的矿石原料需要满足一定的粒径和强度要求以保证堆积料的透气性。烧结法是一种世界范围内广泛采用的将粉末和细颗粒矿石团聚成块的方法。铁矿石原料混合和制粒过程中，较细的矿石，焦炭和熔剂粉末会包覆在较大的矿石颗粒和燃料颗粒表面，形成粘附层。制成的颗粒填充入烧结床进行烧结过程中粘附层会发生一系列复杂的物理化学反应而形成液相，并在矿石颗粒之间形成液相连接桥，从而在冷却后形成烧结团块。
烧结液相仅在床层达到约1200℃以上的短时间内生成并在颗粒堆积床中流动和下渗。烧结液相的生成量和在矿石颗粒间的渗流情况决定了床层冷却后矿石颗粒的团结质量，从而影响烧结矿在高炉中冶炼过程中的堆积透气性和还原性。一般而言，铁矿石液相的生成量和流动性与原料成分和烧结温度相关。固定原料配比下烧结温度越高生成的液相越多且流动性越好。较高的液相量和流动性能确保烧结矿的高产率和高强度，但过多的液相会导致烧结床渗透性变差，造成垂直烧结速度慢和燃料浪费，且易生成硅酸盐成分导致烧结矿强度降低。为了确定合适的矿石原料配比和烧结温度以保证烧结质量和燃料的充分利用，充分了解不同配比的烧结原料的渗流特性是很有必要的。
为了表征铁矿石烧结液相的流动性，一般利用压制成块的矿石粉混合物的熔融软化时间，黏度和平面流动展开面积来衡量其流动效果。
(1)公开号为CN 101839837 B的中国发明专利公开了一种烧结铁矿石液相粘结特性的检测方法。主要步骤为将铁矿石和生石灰细粉细粉研磨混合后压制成混合料团块，然后用有机粘结剂将铁矿石颗粒粘结成团块并预设放置混合料团块的孔。将混合料团块放置在铁矿石团块的孔中后将二者在高温下烧结。将烧结得到的团块沿中心线切片并剖光，在显微镜下根据矿相结构观察液相渗透的界限,测量液相在铁氧化物团块中的渗透深度,该渗透深度即为衡量液相的粘结特性的指标。
(2)公开号为CN 101666762 B的中国发明专利公开了一种烧结铁矿石液相生成特性的检测方法。主要方法是将铁矿石和氧化钙细粉混合后用特制模具压制成三角锥，将三角锥在空气气氛下焙烧，在升温焙烧过程中根据三角锥的外形变化情况获取铁矿石液相生成特性参数。液相开始生成温度Ts为三角锥尖端开始变圆或弯曲时对应的温度；液相完全生成温度Te指三角锥锥体弯曲至锥尖触及托板时或锥体收缩成冠球形时对应的温度；液相自由流动温度Tf是指三角锥融化成一体或展开成高度在1.5mm以下薄层时的温度。
(3)另有一些文献中，研究人员将铁矿石粉和CaO混合物在模具中加压制成圆柱形块，然后放在惰性材料平板上送入高温炉模拟烧结过程。根据烧结过后平面上液相摊开面积与原圆柱形样品的投影面积的比值来表征烧结液相的流动性能，将1000℃后样品高度收缩率达到10％时的温度定义为有效液相的生成温度，通过在线观测记录液相生成温度。也有另外一些研究人员将矿石和CaO粉末的混合材料压制成块，放在矿石粉末压制成截面积更大的片剂上后一同送入高温炉内烧结，将烧结后的样品树脂固化后沿纵向从中心线切开，在显微镜下观察上层混合料生成的液相深入纯矿石片剂的深度，以表征液相生成性能和与矿石之间的同化性能。
上述的现有技术能够一定程度表征矿石烧结液相的生成量和流动性能，以及液相向矿石内部的深入和同化性能，但是不同程度上偏离了工业烧结过程的情况。有的研究中为了保证矿石颗粒块的形状稳定，加入了有机粘结剂，虽然粘结剂在高温下会发生分解，但是其添加难免会影响到矿石颗粒的孔隙分布和液相与矿石块间的接触和同化。有的采用三角锥的烧结熔融过程来表征铁矿石的液相生成性能，通过观察三角锥的变形来获得液相生成特性的相关参数。这种方法获得的数据只能对比不同矿石和添加剂对液相生成性能的影响，但实际铁矿石烧结过程是不存在这种形式的矿石团块的。工业烧结过程中的液相是在准颗粒填充而成的多孔介质烧结床中生成和流动，几乎不存在平面流动过程。有的方法主要为观察液相与铁矿石之间的渗透同化性能，以矿石粉末压制成块来模拟准颗粒中的大颗粒矿石核心。但实际的准颗粒核心是开采出来铁矿石中的较大颗粒矿石，与人工压制的矿石块的致密程度和形状存在一定差异，因此实验观测结果也不能很好地代表实际烧结情况。此外，现有的方法均只能将矿石混合块和惰性材料或纯矿石的基底块在同样的温度和环境下烧结相同时间，无法模拟出烧结床不同床层之间的温度差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种可在线监测烧结液相熔融和渗流特性的设备和方法，该设备与接近实际烧结情况的颗粒堆积床作为承接液相的基底，采用真实矿石颗粒从而避免人为严谨造成的影响；同时将待测烧结样品和颗粒堆积床分离而实现分别加热，并能够对烧结液相的滴落过程进行在线监测。
本发明的目的通过如下的技术方案来实现：
一种可在线监测烧结液相熔融和渗流特性的设备，该设备包括液相熔滴系统、液相渗流系统、图像观测系统和计算机；
所述液相熔滴系统包括加热熔炉、十字形刚玉管、耐高温样品放置容器，所述十字形刚玉管设置在所述加热熔炉中，由所述加热熔炉为其提供高温环境；所述耐高温样品放置容器悬吊在所述十字形刚玉管的竖直管中，所述耐高温样品放置容器用于盛装待烧结样品，其底部设置有熔滴出口；
所述液相渗流系统包括坩埚、耐高温支撑柱、重力传感器、移动装置和控制器，所述耐高温支撑柱固定在所述移动装置上，所述坩埚支撑在所述耐高温支撑柱上，所述坩埚用于盛装铁矿石颗粒；所述重力传感器设置在所述耐高温支撑柱和所述移动装置之间，用于感应所述坩埚在接收熔滴前后的耐高温支撑柱、坩埚及其内容物的总重量；
所述控制器用于接收计算机的指令，控制所述移动装置的竖直和水平移动，从而驱动耐高温支撑柱将所述坩埚送入所述十字形刚玉管的竖直管中，且位于所述铂丝金属笼的正下方，或在烧结和熔滴完成后将所述坩埚退出熔炉；
所述图像观测系统固定在所述十字形刚玉管的水平管的一端，其包括CCD相机、相机镜头、相机冷却保护套，所述相机镜头深入所述十字形刚玉管的水平管中，对准所述耐高温样品放置容器的底部出口，用于实时拍摄烧结液相滴落时的图像；所述相机冷却保护套用于冷却所述CCD相机和相机镜头；
所述计算机与所述CCD相机、所述控制器和所述重力传感器电连接，用于向所述控制器发送控制指令，并对所述CCD相机拍摄的图像进行实时记录；所述计算机还用于记录和计算熔滴滴入所述坩埚前后所述重力传感器感应的质量变化。
进一步地，所述加热熔炉外部设置保温层，内部设置多组加热丝，从而在所述加热熔炉内形成从加热熔炉中部向上下两侧递减的温度梯度。
进一步地，所述十字形刚玉管的竖直管上下两端分别设置有上密封塞、下密封装置，所述上密封塞上开设有进气口，下密封装置上开设有出气口，用于根据需要向所述十字形刚玉管的竖直管内通入需要的气体氛围；所述耐高温支撑柱穿过所述下密封装置深入所述十字形刚玉管的竖直管中；所述十字形刚玉管的水平管的两端分别设置有密封法兰，所述图像观测系统固定在其中一个密封法兰上。
进一步地，所述加热熔炉顶部固定悬吊支架，所述耐高温样品放置容器为铂丝金属容器，通过铂丝悬吊在所述十字形刚玉管的竖直管中，所述铂丝的上端固定在所述加热熔炉顶部的悬吊支架上；所述铂丝金属容器的底部为漏斗状，中间开设有熔滴出口。
进一步地，所述移动装置为T型双向滑轨，所述耐高温支撑柱为耐高温纤维柱，所述耐高温支撑柱固定在T型双向滑轨的水平滑块上。
进一步地，所述十字形刚玉管的水平管的其中一个密封法兰上设置有热电偶一，竖直管上的下密封装置上也设置有热电偶二，所述热电偶一用于测定待烧结样品所处环境的温度，所述热电偶二用于测定坩埚所处环境的温度。
一种测量烧结液相熔滴特性和渗流特性的方法，该方法基于上述任意一项的设备来实现，该方法包括如下步骤：
步骤一：根据实际升温需求将所述加热熔炉升温，使炉膛中心达到指定温度；
步骤二：将铁矿石颗粒填充至坩埚中作为多孔填充层，然后将坩埚放置在耐高温支撑柱上；
步骤三：所述计算机发送指令，由所述控制器控制所述移动装置将所述坩埚送至所述加热熔炉中心位置；
步骤四：调试好CCD相机，并检查相机冷却循环；
步骤五：将待烧结样品放入耐高温样品放置容器中，悬吊至所述加热熔炉中心，且位于所述坩埚的正上方，使所述耐高温样品放置容器的熔滴出口对准所述坩埚，且使得CCD相机能够捕捉完整的熔滴图像；
步骤六：观察炉内待烧结样品形态，当液相滴落后，所述计算机控制所述坩埚下移退出所述十字形刚玉管，并用液氮淬冷铁矿石颗粒，得到团聚体；
步骤七：所述计算机根据所述CCD相机拍摄的图像进行处理，获得液相流动特性参数；根据所述重力传感器测得的滴落液相前后的质量差m，以及液氮淬冷后的团聚体的质量M，计算液相对颗粒的粘结能力α＝M/m；并用所述团聚体测量粘结强度。
进一步地，所述步骤七中，确定团聚体在坩埚中形成时的空间方向不变，以团聚体的竖直面投影高度作为渗流深度，水平面投影面积作为扩展面积，得到液相的渗流特性。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明的设备和方法将液相和颗粒填充层分别加热，可分别保持在不同的温度，可以分别研究烧结熔融特性和在颗粒填充层中渗流的特性。液相在多孔介质填充层中的渗流也更接近工业烧结过程的烧结床的情况。
(2)本发明可以直接观察矿石块熔融过程和滴落过程。滴落过程获取的液滴形态参数与液相的流动性能密切相关，更有助于深入探究不同因素对矿石液相流动性的影响。
(3)相比于将混合矿石压块和纯矿石粉末压块混合测量液相和矿石的同化效果的方法，坩埚内的铁矿石没有人为压制的过程，保持矿石的孔隙结构和致密性，液相与矿石核心之间的渗透和结合情况更接近实际情况。
附图说明
图1为本发明的可在线监测烧结液相熔融和渗流特性的设备的示意图。
图2为T型双向滑轨的示意图。
图3为耐高温样品放置容器的示意图。
图4为图像观测系统的示意图。
图5为液相滴落并冷凝后的状态示意图；
图6为液相滴落后形成的团聚体的俯视图；
图7为液相渗流高度的示意图。
图中，加热熔炉1、十字形刚玉管2、耐高温样品放置容器3、悬吊支架4、铂丝5、耐高温纤维塞6、进气口7、左密封法兰8、右密封法兰9、热电偶一10、图像观测系统11、计算机12、坩埚13、耐高温纤维柱14、下密封装置15、热电偶二16、出气口17、重量传感器18、T型双向滑轨19、滑轨控制器20、相机保护壳1101、CCD相机机体1102、连接光杆1103、冷却套管1104、相机镜头1105、连接法兰1106、冷却水进口1107、冷却水出口1108、横向导轨1901、纵向导轨1902、连接托盘1903、横向滑块1904、连接滑块1905、横向步进电机1906、纵向步进电机1907、铂金属笼301、耐高温弧形底板302、液相熔滴孔303。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，作为其中一种实施方式，本发明的可在线监测烧结液相熔融和渗流特性的设备，包括液相熔滴系统、液相渗流系统、图像观测系统和计算机。
其中，液相熔滴系统包括加热熔炉1、十字形刚玉管2、耐高温样品放置容器3、悬吊支架4、铂丝5、上密封塞6、下密封装置15、左密封法兰一8和右密封法兰9。加热熔炉1外部设置保温层，内部设置多组加热丝，从而在加热熔炉1内形成从加热熔炉1的中部向上下两侧递减的温度梯度。十字形刚玉管2固定在加热熔炉1中，其包括水平管和竖直管，竖直管上端设置有上密封塞6，上密封塞6优选为耐高温纤维塞，上密封塞6上还开设有进气口7。竖直管下端固定有下密封装置15，下密封装置15上开设有出气口17。进气口7和出气口17的设置均为需要向十字形刚玉管2的竖直管内通入需要的气体氛围。左密封法兰一8和右密封法兰9分别安装在十字形刚玉管2的水平管的两端，左密封法兰一8用于固定图像观测系统，右密封法兰9上安装热电偶一10，用于测量加热熔炉1中部的温度。耐高温样品放置容器3优选为金属容器，通过铂丝5悬吊在十字形刚玉管2的竖直管的中心位置。耐高温样品放置容器3内盛放待烧结样品，其底部设置有熔滴出口。如图2所示，为了使待烧结样品熔融后液相后均统一从中部位置滴落，因此，将耐高温样品放置容器3包括铂金属笼301、耐高温弧形底板302、液相熔滴孔303，液相熔滴孔303位于耐高温弧形底板302的中心位置。
如图1所示，液相渗流系统包括坩埚13、耐高温纤维柱14、热电偶二16、重力传感器18、T型双向滑轨19、滑轨控制器20。坩埚13内部装有铁矿石颗粒，放置在耐高温纤维柱14顶部中央，耐高温纤维柱14放置在重力传感器18上，重力传感器18固定安装在T型双向滑轨19上。如图3所示，T型双向滑轨19包括横向导轨1901、纵向导轨1902、连接托盘1903、横向滑块1904、连接滑块1905、横向步进电机1906和纵向步进电机1907。横向导轨1901、纵向导轨1902垂直交叉布置，且连接滑块1905固定在横向导轨1901上，且可沿纵向导轨1902滑动。横向导轨1901、纵向导轨1902的端部分别固连横向步进电机1906和纵向步进电机1907。重力传感器18固定安装在连接托盘1903上，连接托盘1903固定安装在水平滑块1904上，水平滑块1904可沿横向导轨1901移动。
热电偶二16的测温探头保持在坩埚13内部颗粒填充高度的位置，通过固定在耐高温纤维柱14上的补偿导线将温度信号输出。T型双向滑轨19可以通过竖直向上的运动，将坩埚送至熔炉中间。烧结过程中待测样品的熔融液滴滴入坩埚13后，在坩埚内的颗粒堆积层中渗流，T型双向滑轨19先竖直向下运动，再水平运动使坩埚完全退出高温范围并便于用液氮对颗粒堆积层淬冷。
如图4所示，图像观测系统包括相机保护壳1101、CCD相机机体1102、连接光杆1103、冷却套管1104、相机镜头1105、连接法兰1106、冷却水进口1107、冷却水出口1108。冷却套管1104通过连接法兰1106连接在熔炉的刚玉管上，连接光杆1103和相机镜头1105通过螺纹口连接并插入冷却套管1104内部。中空的连接光杆1103另一端螺纹口连接CCD相机机体，熔滴图像经过相机镜头1105传送至CCD相机机体1102从而成像。冷却水从冷却水进口1107流入后充满冷却套管1104的内夹层，然后充满外夹层后从冷却水出口1108流出，从而达到冷却CCD相机机体1102、连接光杆1103和相机镜头1105的作用。相机保护壳1101罩在CCD相机机体1102外面起到保护作用。
计算机12与CCD相机机体1102、重力传感器18和滑轨控制器20电连。CCD相机机体1102获得的图像数据传输至计算机12得以保存以备后续的数据处理。计算机内编制的程序可以向滑轨控制器20发出指令从而控制T型双向滑轨19运动。重力传感器18获得的重力数据传输并记录在计算机12中，当熔滴落下时，重力发生突变，阶跃的重力信号可以触发计算机中的程序从而控制T型双向滑轨19退出坩埚13。
本发明的测量烧结液相熔滴特性和渗流特性的方法，包括如下步骤：
步骤一：根据实际升温需求将所述加热熔炉升温，使炉膛中心达到指定温度；
步骤二：将铁矿石颗粒填充至坩埚中作为多孔填充层，然后将坩埚放置在耐高温纤维塞上；
步骤三：所述计算机发送指令，由所述控制器控制所述移动装置将所述坩埚送至所述加热熔炉中心位置；
步骤四：调试好CCD相机，并检查相机冷却循环；
步骤五：将待烧结样品放入耐高温样品放置容器中，悬吊至所述加热熔炉中心，且位于所述坩埚的正上方，使所述耐高温样品放置容器的熔滴出口对准所述坩埚，且使得CCD相机能够捕捉完整的熔滴图像；
步骤六：观察炉内待烧结样品形态，当液相滴落后，所述计算机控制所述坩埚下移退出所述十字形刚玉管，并用液氮淬冷铁矿石颗粒，得到团聚体；
步骤七：所述计算机根据所述CCD相机拍摄的图像进行处理，获得液相流动特性参数；根据所述重力传感器测得的滴落液相前后的质量差m，以及液氮淬冷后的团聚体的质量M，计算液相对颗粒的粘结能力α＝M/m；并用所述团聚体测量粘结强度。
下面给出具体的烧结液相熔滴特性和渗流特性的测试方法的实施例。
设定熔炉中心温度为1350℃，中心以下每加热段降低150℃以实现炉膛内均匀的温度梯度。在炉内充满空气气氛。将粒径2-2.8mm的致密赤铁矿颗粒填充至坩埚中，将坩埚送至1200℃的加热段处充分加热。
采用两种致密赤铁矿，一种多孔赤铁矿，一种马拉曼巴矿和一种豆铁矿的250μm以下的细粉作为矿石混合料基础，添加CaCO3使混合料二元碱度达到4.0。将混合好的粉末充分干燥后称取6g，用直径15mm的圆柱形模具放在压片机下以10Mpa压力压制3min后脱模。
调试好CCD相机观察炉膛中心图像，将压好的矿石块放在耐高温样品放置容器内，悬吊至炉膛中心。根据CCD相机反馈到计算机的图像实时观察矿石块的变化。设定动力传感器的触发程序，当液相滴落后100s坩埚自动退出炉膛，以模拟典型烧结工况中固定高度处床层熔融温度保持时间。将退出炉膛的坩埚放入液氮中淬冷以保持团聚体结构。拷贝计算机中的图像和重力传感器数据留作数据处理。其中，液相滴落并冷凝后的状态示意图如图所示。
导出实验图像数据后，用相关的图像处理软件(如Matlab)进行矿石块轮廓、滴落时间T，熔滴总长度L，最大直径R等的提取，再处理得到对应的液相流动特性参数。绘制上述流动特性参数-时间/温度/碱度/某成分的添加量的函数图，结合多个参数综合分析液相流动特性。
将坩埚中的团聚体取出，测量其重量和形态参数。液相滴落后形成的团聚体的俯视图如图6所示。根据所述重力传感器测得的滴落液相前后的质量差m，以及液氮淬冷后的团聚体的质量M，计算液相对颗粒的粘结能力α＝M/m。按照团聚体在坩埚中形成时的空间方向不变，以团聚体的竖直面投影高度作为渗流深度H，水平面投影面积作为扩展面积A，以表征液相的渗流特性。图7为液相渗流高度的示意图。
将团聚体进行X射线显微断层扫描以重构其三维孔隙结构。然后将其进行树脂固化，切割，抛光，放在显微镜下观察微观结构和金相成分。
重复实验以获得相同的团聚体进行落砸实验。将团聚体从2米高度自然跌落至钢板后筛分所有碎块，记录大于2.8mm的碎块的质量占初始团聚体总重量的比例β，然后再次进行落砸。绘制β-落砸次数的曲线以表征团聚体的粘结强度。
本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对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例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。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种可在线监测烧结液相熔融和渗流特性的设备，其特征在于，该设备包括液相熔滴系统、液相渗流系统、图像观测系统和计算机；
所述液相熔滴系统包括加热熔炉、十字形刚玉管、耐高温样品放置容器，所述十字形刚玉管设置在所述加热熔炉中，由所述加热熔炉为其提供高温环境；所述耐高温样品放置容器悬吊在所述十字形刚玉管的竖直管中，所述耐高温样品放置容器用于盛装待烧结样品，其底部设置有熔滴出口；
所述液相渗流系统包括坩埚、耐高温支撑柱、重力传感器、移动装置和控制器，所述耐高温支撑柱固定在所述移动装置上，所述坩埚支撑在所述耐高温支撑柱上，所述坩埚用于盛装铁矿石颗粒；所述重力传感器设置在所述耐高温支撑柱和所述移动装置之间，用于感应所述坩埚在接收熔滴前后的耐高温支撑柱、坩埚及其内容物的总重量；
所述控制器用于接收计算机的指令，控制所述移动装置的竖直和水平移动，从而驱动耐高温支撑柱将所述坩埚送入所述十字形刚玉管的竖直管中，且位于所述铂丝金属笼的正下方，或在烧结和熔滴完成后将所述坩埚退出熔炉；
所述图像观测系统固定在所述十字形刚玉管的水平管的一端，其包括CCD相机、相机镜头、相机冷却保护套，所述相机镜头深入所述十字形刚玉管的水平管中，对准所述耐高温样品放置容器的底部出口，用于实时拍摄烧结液相滴落时的图像；所述相机冷却保护套用于冷却所述CCD相机和相机镜头；
所述计算机与所述CCD相机、所述控制器和所述重力传感器电连接，用于向所述控制器发送控制指令，并对所述CCD相机拍摄的图像进行实时记录；所述计算机还用于记录和计算熔滴滴入所述坩埚前后所述重力传感器感应的质量变化。
2.根据权利要求1所述的可在线监测烧结液相熔融和渗流特性的设备，其特征在于，所述加热熔炉外部设置保温层，内部设置多组加热丝，从而在所述加热熔炉内形成从加热熔炉中部向上下两侧递减的温度梯度。
3.根据权利要求1所述的可在线监测烧结液相熔融和渗流特性的设备，其特征在于，所述十字形刚玉管的竖直管上下两端分别设置有上密封塞、下密封装置，所述上密封塞上开设有进气口，下密封装置上开设有出气口，用于根据需要向所述十字形刚玉管的竖直管内通入需要的气体氛围；所述耐高温支撑柱穿过所述下密封装置深入所述十字形刚玉管的竖直管中；所述十字形刚玉管的水平管的两端分别设置有密封法兰，所述图像观测系统固定在其中一个密封法兰上。
4.根据权利要求1所述的可在线监测烧结液相熔融和渗流特性的设备，其特征在于，所述加热熔炉顶部固定悬吊支架，所述耐高温样品放置容器为铂丝金属容器，通过铂丝悬吊在所述十字形刚玉管的竖直管中，所述铂丝的上端固定在所述加热熔炉顶部的悬吊支架上；所述铂丝金属容器的底部为漏斗状，中间开设有熔滴出口。
5.根据权利要求1所述的可在线监测烧结液相熔融和渗流特性的设备，其特征在于，所述移动装置为T型双向滑轨，所述耐高温支撑柱为耐高温纤维柱，所述耐高温支撑柱固定在T型双向滑轨的水平滑块上。
6.根据权利要求1所述的可在线监测烧结液相熔融和渗流特性的设备，其特征在于，所述十字形刚玉管的水平管的其中一个密封法兰上设置有热电偶一，竖直管上的下密封装置上也设置有热电偶二，所述热电偶一用于测定待烧结样品所处环境的温度，所述热电偶二用于测定坩埚所处环境的温度。
7.一种测量烧结液相熔滴特性和渗流特性的方法，其特征在于，该方法基于上述任意一项权利要求的设备来实现，该方法包括如下步骤：
步骤一：根据实际升温需求将所述加热熔炉升温，使炉膛中心达到指定温度；
步骤二：将铁矿石颗粒填充至坩埚中作为多孔填充层，然后将坩埚放置在耐高温支撑柱上；
步骤三：所述计算机发送指令，由所述控制器控制所述移动装置将所述坩埚送至所述加热熔炉中心位置；
步骤四：调试好CCD相机，并检查相机冷却循环；
步骤五：将待烧结样品放入耐高温样品放置容器中，悬吊至所述加热熔炉中心，且位于所述坩埚的正上方，使所述耐高温样品放置容器的熔滴出口对准所述坩埚，且使得CCD相机能够捕捉完整的熔滴图像；
步骤六：观察炉内待烧结样品形态，当液相滴落后，所述计算机控制所述坩埚下移退出所述十字形刚玉管，并用液氮淬冷铁矿石颗粒，得到团聚体；
步骤七：所述计算机根据所述CCD相机拍摄的图像进行处理，获得液相流动特性参数；根据所述重力传感器测得的滴落液相前后的质量差m，以及液氮淬冷后的团聚体的质量M，计算液相对颗粒的粘结能力α＝M/m；并用所述团聚体测量粘结强度。
8.根据权利要求7所述的测量烧结液相熔滴特性和渗流特性的方法，其特征在于，所述步骤七中，确定团聚体在坩埚中形成时的空间方向不变，以团聚体的竖直面投影高度作为渗流深度，水平面投影面积作为扩展面积，得到液相的渗流特性。
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| CN117030545B (zh) * | 2023-10-10 | 2024-02-09 | 北京科技大学 | 一种用于研究铁碳反应润湿过程的试验装置和试验方法 |
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| CN114486896B (zh) | 2023-06-13 |
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