CN203365358U

CN203365358U - 高炉铜冷却壁挂渣实验装置

Info

Publication number: CN203365358U
Application number: CN 201320429100
Authority: CN
Inventors: 张芳; 安胜利; 罗果萍; 王艺慈
Original assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Current assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2023-07-18

Abstract

本实用新型涉及一种用于测试高炉铜冷却壁渣皮生长速度及渣皮热流密度，同时制备渣皮的实验装置。本实验装置包括铜质挂渣测头、热电偶、热水器、流量计、电子水温表、升降机构、加热炉、坩埚、氮气瓶、高炉渣试样、计算机控制系统及控制柜等。本实验装置可以模拟高炉铜冷却壁热面渣皮的重建过程。采用本实验装置可以通过改变进水温度和流量来模拟高炉冷却制度的调整；通过调整加热炉温度来模拟高炉炉内挂渣温度；通过对不同碱度及氧化性的高炉渣进行挂渣实验，来模拟高炉内部不同高度的铜冷却壁热面的高炉初渣或中间渣渣皮重建过程，从而建立高炉内部铜冷却壁热面渣皮生长速率模型。本装置操作便捷、精确，可操作性强。

Description

高炉铜冷却壁挂渣实验装置

技术领域

本实用新型涉及试验设备领域。具体的说是一种用于测试高炉铜冷却壁渣皮生长速度及渣皮热流密度，同时制备渣皮的实验装置。

背景技术

高炉长寿技术的发展过程中，高炉下部用铜冷却壁取代铸铁冷却壁，体现了由依靠耐火材料的“它保护”形式向依靠功能冷却器的“自保护”长寿理念的转变。由于铜冷却壁具有良好的导热性(300~320W·m^-2·℃^-1)，是铸铁的8~10倍，能够形成一个温度相对较低的表面，有利于渣皮的形成及其脱落后的快速重建，从而实现了对自身热面的保护功能。同时，由于渣皮的导热性极差，仅为1.2 W·m^-2·℃^-1，仅20mm厚的渣皮就能使热损失降低为冷却壁裸露时的三分之一，渣皮形成后就建立了一道由炉内向铜冷却壁传热的隔热屏障，从而减少了炉内热损失。因此，渣皮的稳定性是延长铜冷却壁寿命，保证炉内正常冶炼温度至关重要的因素。

渣皮的工作环境是一侧紧贴在铜冷却壁上，另一侧与高炉煤气和熔融渣铁接触，同时从冷却壁表面到高炉内部，渣皮内存在很大的温度梯度。另外，高炉内部温度从高炉炉身下部900℃至炉腹1500℃逐渐升高，相应部位渣皮的化学成分也存在很大的差异。炉料在下降过程中高炉渣从开始形成到最后排出，经历了初渣的生成、中间渣的变化、终渣的形成，其碱度、氧化性、熔化性温度等性质逐渐发生改变，因此，高炉铜冷却壁上渣皮的生长速度及生成厚度除受冷却水进水温度的影响，还受炉渣性质及炉渣温度的影响。

中国专利文献CN1940547A涉及连铸结晶器内渣膜热流检测方法及其装置。此装置主要由加热装置、坩埚、、升降装置、金属探头、冷却水通道、测温装置等装置构成。该装置通过测量通过金属探头的冷却水的温度变化，得到温度-时间关系图，揭示不同时刻通过渣膜的热流密度的变化情况，但未涉及通过调整金属测头在熔融炉渣中停留时间，来获得冷却水进水温度及流量、炉渣成分、挂渣温度等条件对渣皮生长速度的影响。

实用新型内容

为弥补现有技术的欠缺，本发明旨在设计一种高炉铜冷却壁挂渣实验装置。

高炉铜冷却壁挂渣实验装置，通过热水器（4）、调节阀（3）、流量计（6）调整并显示铜质挂渣测头（9）的进水温度及流量，来模拟高炉冷却制度的调整；通过计算机控制系统（16）调整铜质挂渣测头（9）在熔融炉渣中停留时间，来模拟高炉铜冷却壁的挂渣时间，通过调整金属测头在熔融炉渣中停留时间，获得冷却水进水温度及流量、炉渣成分、挂渣温度等条件对渣皮生长速度的影响；由安装在铜质挂渣测头（9）顶面的热电偶（13），显示铜质挂渣测头（9）的热面温度，通过监测铜质挂渣测头（9）的热面温度，揭示挂渣过程渣皮厚度及渣皮生长速度对热面温度的影响。

本发明实验所用炉渣为高炉初渣或中间渣，其碱度、氧化性存在差别，可以通过预先制备的FeO、纯试剂及高炉终渣进行配制，并通过此装置，来模拟高炉内部不同高度铜冷却壁热面的高炉初渣或中间渣渣皮重建过程。

本实验装置可以模拟高炉铜冷却壁热面渣皮的重建过程。采用本实验装置可以通过改变进水温度和流量来模拟高炉冷却制度的调整；通过调整加热炉温度来模拟高炉炉内挂渣温度；通过对不同碱度及氧化性的高炉渣进行挂渣实验，来模拟高炉内部不同高度的铜冷却壁热面的高炉初渣或中间渣渣皮重建过程，从而建立高炉内部铜冷却壁热面渣皮生长速率模型。

附图说明

图1是本发明高炉铜冷却壁挂渣实验装置示意图。

1—氮气瓶，2—气阀，3—热水器流量调节阀，4—热水器，5—热水器水温表，6—流量计，7—进气通道，8—坩埚，9—铜质挂渣测头，10—加热炉，11—铜冷却壁进水管，12—热电偶，13—热电偶，14—铜冷却壁出水管，15—升降装置，16—计算机，17—水温表，18—控制柜。

具体实施方式

结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，实验所用加热炉（10）为硅钼高温炉，实验所用炉渣为高炉初渣或中间渣，其碱度、氧化性存在差别，可以通过预先制备的FeO，纯试剂及高炉终渣进行配制。

根据实验要求，首先将热水器（4）升温，并通过热水器流量调节阀（3）调整铜质挂渣测头的进水温度及流量，该进水温度可以在热水器水温表（5）上显示，进水流量可以在流量计（6）上显示。然后，开启控制柜（18）及计算机（16）电源，将进水温度及流量记录于实验初始条件中，并设定加热炉升温制度及挂渣时间；然后，启动加热炉升温程序，利用热电偶（12）监测加热炉炉膛温度，待炉温进入恒温段后，开启气阀（2），向加热炉中通入氮气，并将盛装高炉渣的坩埚（8）放入加热炉（10）内，保温一段时间至炉渣完全熔化后，打开热水器调节阀（3），启动升降装置（15），将铜质挂渣测头（9）下降至坩埚（8）内的熔融高炉渣中，下降过程中应注意将装有热电偶（13）的铜质挂渣测头（9）的顶面置于熔融高炉渣的外部，待铜质挂渣测头（9）停止下降后，计算机控制系统开始挂渣时间计时，并利用热电偶（13）检测挂渣过程中铜质挂渣测头（9）顶面温度变化，并反馈给计算机（16）；待达到设定挂渣时间后，升降装置（15）自动升起，将挂有渣皮的铜质挂渣测头（9）由坩埚（8）中提出，关闭热水器调节阀（3），取下渣皮，用游标卡尺测量渣皮厚度，并将坩埚（8）从加热炉（10）中取出。若需要继续做实验，重新调整铜质挂渣测头（9）进水温度及流量，并制定加热炉升温制度；否则停止供电。

本发明的优点是，采用热水器提供铜冷却壁进水，并可方便、准确控制进水温度及流量；通过对升降系统加载时间控制装置，可以灵活、准确地调整铜冷却壁的挂渣时间，自动化程度高；在铜冷却壁热面安装热电偶可以通过计算机控制系统记录铜冷却壁热面瞬时温度。因此，本装置操作便捷、精确，可操作性强，可顺利获得冷却水进水温度及流量、进出水温差、铜冷却壁热面温度及炉渣成分对铜冷却壁热面渣皮重建的影响，从而为高炉现场操作提供基础数据。

Claims

1.高炉铜冷却壁挂渣实验装置，其特征在于，铜质挂渣测头（9）通过热水器（4）、调节阀（3）、流量计（6）调整并显示铜质挂渣测头（9）的进水温度及流量。

2.根据权利要求1所述的高炉铜冷却壁挂渣实验装置，其特征在于，通过计算机控制系统（16）及控制柜（18），调整铜质挂渣测头（9）在熔融炉渣中停留时间。

3.根据权利要求1所述的高炉铜冷却壁挂渣实验装置，其特征在于，由安装在铜质挂渣测头（9）顶面的热电偶（13），显示铜质挂渣测头（9）的热面温度。