CN207248683U - 一种电磁场下熔渣粘度测控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电磁场下熔渣粘度测控装置，包括粘度测量元件、炉体和炉盖，炉盖上设有供粘度测量元件插入的测试孔，粘度测量元件的一端位于炉体内，另一端从测试孔伸出连接粘度测量仪；炉体包括由内到外依次设置的内衬层、电磁线圈、超声波发射器和壳体，内衬层的内壁设有加热元件和测温元件。本实用新型投资少、操作简单，在电磁场条件下熔渣粘度的测控装置，在动态条件下实时反映出熔渣的粘度与运动状态，有效监控炉衬材料寿命，提高钢的洁净度，为高品质钢安全高效生产提供保障。
Description
技术领域
本实用新型属于电磁场冶金技术领域。具体涉及到一种电磁场条件下熔渣粘度的测控装置。
背景技术
电磁场在钢铁冶金过程中有发挥着越来越重要的重要应用，包括电磁感应熔炼、电磁搅拌、电磁精炼、电磁连铸和电磁感应热处理等，电磁冶金相比传统冶金，可以提高对能量的利用同时减少污染，为提高钢铁生产质量和效率发挥了重要作用。但电磁场施加到冶金过程中后，使得原本复杂的冶金中的物理化学过程更加复杂。准确掌握其中规律，优化工艺参数，充分发挥电磁场的优势，避免其负面作用，更显得重要。其中在电磁场作用下，炉内熔渣的粘度会发生一定的变化，而熔渣粘度的变化势必会影响熔渣对耐火材料的侵蚀速率及钢铁的冶炼质量。近年来，科学家对传统非电磁加热炉内熔渣的研究较为深入，通过抗渣实验得到了影响熔渣粘度的因素，包括熔渣的成分、冶炼的温度等。但对电磁场作用下渣粘度的变化研究较少，没有完整的理论体系。并且现在对熔渣的研究仅停留在静态观测上，具体检测方法为切取侵蚀界面，在电镜下进行形貌、成分分析。这种检测方法不能直观地反映出熔渣在高温下粘度的变化。可以看出在电磁场作用下实时检测熔渣的粘度变化情况将具有重要的现实意义，并且对熔渣侵蚀耐火材料方面的理论解释将更具说服力。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种电磁场下熔渣粘度测控装置，使其有效监控炉衬材料寿命，提高钢的洁净度，为高品质钢安全高效生产提供保障。
本实用新型提供的一种电磁场下熔渣粘度测控装置，包括粘度测量元件、炉体和炉盖，炉盖上设有供粘度测量元件插入的测试孔，粘度测量元件的一端位于炉体内，另一端从测试孔伸出连接粘度测量仪；炉体包括由内到外依次设置的内衬层、电磁线圈、超声波发射器和壳体，内衬层的内壁设有加热元件和测温元件。
较佳地，内衬层和电磁线圈之间设有第一隔热层，第一隔热层包括氧化铝隔热耐火制品、硅藻土隔热耐火制品、硅酸钙隔热制品和纤维状隔热耐火制品中的一种或数种。
较佳地，电磁线圈和壳体之间设有第二隔热层，第二隔热层上设有窗口，超声波发射器设置于窗口处；第二隔热层包括氧化铝隔热耐火制品、硅藻土隔热耐火制品、硅酸钙隔热制品和纤维状隔热耐火制品中的一种或数种。
较佳地，内衬层采用氧化铝材料制成，内衬层的厚度为1-3cm。
较佳地，内衬层侧壁和底面均布设置有用于安装加热元件的凹槽。
较佳地，炉盖的下表面设有致密氧化铝。
较佳地，位于测试孔中间的一段粘度测量元件外套设有保护套管，保护套管包括刚玉质套管。
较佳地，电磁线圈的电磁线采用漆包线、绕包线、漆包绕包线或无机绝缘线，电磁线圈的骨架采用高频瓷、聚四氟乙烯、聚苯乙烯等的一种，电磁线圈的导线的直径为0.3mm-1.5mm。
较佳地，测温元件为测温热电偶，测温热电偶为S标准化热电偶、B标准化热电偶、E标准化热电偶、K标准化热电偶、R标准化热电偶、J标准化热电偶或T标准化热电偶。
较佳地，粘度测量仪采用旋转式粘度测量仪，旋转式粘度测量仪的型号包括NDJ-1、NDJ-4、NDJ-79、NDJ-5S或NDJ-8S；超声波发射器包括C型超声仪、F型超声仪和M型超声仪。
本实用新型的有益效果在于：本发明设计的电磁场下熔渣粘度的测控装置符合绿色环保窑炉的发展趋势和高品质洁净钢的生产需求，通过对熔渣粘度的测控，及时调整熔渣的粘度与运动状态，减少对炉体耐火材料的侵蚀，提高窑炉服役寿命；并且合理的电磁场控制，有利于钢液和熔渣的控制，促进钢液中夹杂物的上浮及减小熔渣对钢液的污染，促进短流程特种高品质钢的冶炼。因此，本发明具有操作简便、综合功能性高、产品市场前景好的特点，对电磁场冶金和高品质钢冶炼的发展具有积极意义。本实用新型投资少、操作简单，在电磁场条件下熔渣粘度的测控装置，在动态条件下实时反映出熔渣的粘度与运动状态，有效监控炉衬材料寿命，提高钢的洁净度，为高品质钢安全高效生产提供保障。
附图说明
图1为本实用新型的剖面结构示意图。
图中：1-内衬层，2-第一隔热层，3-电磁线圈，4-超声波发射器，5-第二隔热层，6-壳体，7-保护套管，8-加热元件，9-粘度测量元件，10-测温元件，11-炉盖。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。
一种电磁场下熔渣粘度测控装置，包括粘度测量元件9、炉体和炉盖11，炉盖11上设有供粘度测量元件9插入的测试孔，粘度测量元件9的一端位于炉体内，另一端从测试孔伸出连接粘度测量仪；炉体包括由内到外依次设置的内衬层1、电磁线圈3、超声波发射器4和壳体6，内衬层1的内壁设有加热元件8和测温元件10。
内衬层1和电磁线圈3之间设有第一隔热层2，第一隔热层2包括氧化铝隔热耐火制品、硅藻土隔热耐火制品、硅酸钙隔热制品和纤维状隔热耐火制品中的一种或数种。
电磁线圈3和壳体6之间设有第二隔热层5，第二隔热层5上设有窗口，超声波发射器4设置于窗口处；第二隔热层5包括氧化铝隔热耐火制品、硅藻土隔热耐火制品、硅酸钙隔热制品和纤维状隔热耐火制品中的一种或数种。
内衬层1采用氧化铝材料制成，内衬层1的厚度为1-3cm。
内衬层1侧壁和底面均布设置有用于安装加热元件8的凹槽。
炉盖11的下表面设有致密氧化铝。
位于测试孔中间的一段粘度测量元件9外套设有保护套管7，保护套管7包括刚玉质套管。
电磁线圈3的电磁线采用漆包线、绕包线、漆包绕包线或无机绝缘线，电磁线圈3的骨架采用高频瓷、聚四氟乙烯、聚苯乙烯等的一种，电磁线圈3的导线的直径为0.3mm-1.5mm。
测温元件10为测温热电偶，测温热电偶为S标准化热电偶、B标准化热电偶、E标准化热电偶、K标准化热电偶、R标准化热电偶、J标准化热电偶或T标准化热电偶。
粘度测量仪采用旋转式粘度测量仪，旋转式粘度测量仪的型号包括NDJ-1、NDJ-4、NDJ-79、NDJ-5S或NDJ-8S；超声波发射器4包括C型超声仪、F型超声仪和M型超声仪。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制：具体实施方式中的氧化铝炉衬材料及氧化铝质炉盖11中α-Al2O3含量均大于99％；电磁线圈3所用导线的直径采用0.3mm-1.5mm。为避免重复，实施例中不再赘述。
实施例1
本实施例采用氧化铝作为装置炉体内衬，其容积为Φ20cm×H25cm，厚度为3cm。炉体上部配有致密氧化铝质炉盖11，在炉盖11中心钻取直径为Φ10mm的孔，粘度测量元件9通过孔插入炉内，其长度为20cm，并添加刚玉质套管对其进行保护；在炉体内衬四周及底部安装加热元件8，炉身上安装测温热电偶。
在炉体内衬外部安装隔热耐火材料，第一隔热层2厚度为1～2cm。其外部采用圆柱形电磁线圈3，厚度为2cm。
步骤三：在电磁线圈3外部安装超声波发射器4。再装上第二隔热层5与壳体6，第二隔热层5为隔热纤维材料。
本实施例中：粘度测量元件9为铂金；加热电阻元件采用钼丝；粘度测量仪采用NDJ-1旋转式粘度测量仪；超声波发射仪采用C型超声仪；隔热耐火材料采用氧化铝隔热耐火制品；测温热电偶采用S型标准化热电偶；电磁线圈3所用的电磁线采用漆包线；线圈骨架采用高频瓷。
实施例2
本实施例用氧化铝作为装置炉体内衬，其容积为Φ20cm×H25cm，厚度为3.5cm。炉体上部配有致密氧化铝质炉盖11，在炉盖11中心钻取直径为Φ10mm的孔，粘度测量元件9通过孔插入炉内，其长度为20cm，并添加刚玉质套管对其进行保护；在炉体内衬四周及底部安装加热元件8，炉身上安装测温热电偶。
在炉体内衬外部安装隔热耐火材料，第一隔热层2厚度为1～2cm。其外部采用圆柱形电磁线圈3，厚度为2.5cm。
在电磁线圈3外部安装超声波发射器4。再装上第二隔热层5与壳体6，第二隔热层5为隔热纤维材料。
本实施例中：粘度测量元件9为石墨；加热电阻元件采用钨丝；粘度测量仪采用NDJ-4旋转式粘度测量仪；超声波发射仪采用C型超声仪；隔热耐火材料采用氧化铝隔热耐火制品；测温热电偶采用S型标准化热电偶；电磁线圈3所用的电磁线采用绕包线；线圈骨架采用聚四氟乙烯。
实施例3
本实施例采用氧化铝作为装置炉体内衬，其容积为Φ20cm×H25cm，厚度为4cm。炉体上部配有致密氧化铝质炉盖11，在炉盖11中心钻取直径为Φ10mm的孔，粘度测量元件9通过孔插入炉内，其长度为20cm，并添加刚玉质套管对其进行保护；在炉体内衬四周及底部安装加热元件8，炉身上安装测温热电偶。
在炉体内衬外部安装隔热耐火材料，隔热层厚度为2～3cm。其外部采用圆柱形电磁线圈3，厚度为3cm。
在电磁线圈3外部安装超声波发射器4。再装上第二隔热层5与壳体6，第二隔热层5为隔热纤维材料。
本实施例中：粘度测量元件9为镁碳棒(MgO质量分数不小于97％，CaO/SiO2质量比≥2，体积密度≧3.34g/cm3，气孔率≤3％)；加热电阻元件采用镍铬丝；粘度测量仪采用NDJ-79旋转式粘度测量仪；超声波发射仪采用M型超声仪；隔热耐火材料采用硅酸钙隔热制品；测温热电偶采用E型标准化热电偶；电磁线圈3所用的电磁线采用无机绝缘线；线圈骨架采用聚苯乙烯。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种电磁场下熔渣粘度测控装置，包括粘度测量元件(9)、炉体和炉盖(11)，其特征在于：所述炉盖(11)上设有供粘度测量元件(9)插入的测试孔，所述粘度测量元件(9)的一端位于所述炉体内，另一端从所述测试孔伸出连接粘度测量仪；所述炉体包括由内到外依次设置的内衬层(1)、电磁线圈(3)、超声波发射器(4)和壳体(6)，所述内衬层(1)的内壁设有加热元件(8)和测温元件(10)。
2.如权利要求1所述的一种电磁场下熔渣粘度测控装置，其特征在于：所述内衬层(1)和所述电磁线圈(3)之间设有第一隔热层(2)。
3.如权利要求1所述的一种电磁场下熔渣粘度测控装置，其特征在于：所述电磁线圈(3)和所述壳体(6)之间设有第二隔热层(5)，所述第二隔热层(5)上设有窗口，所述超声波发射器(4)设置于所述窗口处；所述第二隔热层(5)包括氧化铝隔热耐火制品、硅藻土隔热耐火制品、硅酸钙隔热制品和纤维状隔热耐火制品中的一种或数种。
4.如权利要求1所述的一种电磁场下熔渣粘度测控装置，其特征在于：所述内衬层(1)采用氧化铝材料制成，所述内衬层(1)的厚度为1-3cm。
5.如权利要求1所述的一种电磁场下熔渣粘度测控装置，其特征在于：所述内衬层(1)侧壁和底面均布设置有用于安装所述加热元件(8)的凹槽。
6.如权利要求1所述的一种电磁场下熔渣粘度测控装置，其特征在于：所述炉盖(11)的下表面设有致密氧化铝。
7.如权利要求1所述的一种电磁场下熔渣粘度测控装置，其特征在于：位于所述测试孔中间的一段所述粘度测量元件(9)外套设有保护套管(7)，所述保护套管(7)包括刚玉质套管。
8.如权利要求1所述的一种电磁场下熔渣粘度测控装置，其特征在于：所述电磁线圈(3)的电磁线采用漆包线、绕包线、漆包绕包线或无机绝缘线，所述电磁线圈(3)的骨架采用高频瓷、聚四氟乙烯、聚苯乙烯的一种，所述电磁线圈(3)的导线的直径为0.3mm-1.5mm。
9.如权利要求1所述的一种电磁场下熔渣粘度测控装置，其特征在于：所述测温元件(10)为测温热电偶，所述测温热电偶为S标准化热电偶、B标准化热电偶、E标准化热电偶、K标准化热电偶、R标准化热电偶、J标准化热电偶或T标准化热电偶。
10.如权利要求1所述的一种电磁场下熔渣粘度测控装置，其特征在于：所述粘度测量仪采用旋转式粘度测量仪，所述旋转式粘度测量仪的型号包括NDJ-1、NDJ-4、NDJ-79、NDJ-5S或NDJ-8S；所述超声波发射器(4)包括C型超声仪、F型超声仪和M型超声仪。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113029806A (zh) * | 2021-03-04 | 2021-06-25 | 武汉科技大学 | 一种外加磁场的材料高温性能可视化检测设备 |
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Assignee: WUHAN SIGENYUAN ELECTRIC CONTROL EQUIPMENT Co.,Ltd. Assignor: WUHAN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Contract record no.: X2021420000028 Denomination of utility model: A measurement and control device for slag viscosity under electromagnetic field Granted publication date: 20180417 License type: Common License Record date: 20210929 |
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Granted publication date: 20180417 |