[實用新型]一種鐵水脫硫模擬實驗裝置

有效

• 申請號: 200920227748.X
• 申請日: 2009-08-31
• 公開（公告）號: CN201527736U
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 李明暉;蔣揚虎;歐陽德剛;趙雪松;劉進軍;高云;朱善合;羅巍;王海清;田大鵬
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵(集團)公司
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 劉志菊

技術領域

本實用新型涉及一種鐵水脫硫模擬實驗裝置，屬于鐵水預處理和鐵水脫硫技術領域，特別是一種既可進行機械攪拌脫硫物理模擬又可進行噴吹脫硫物理模擬的實驗裝置。

背景技術

硫是鋼中的有害元素，要生產高質量鋼種尤其是特殊用途鋼和高附加值鋼種就必須降低鋼中的硫含量。隨著鋼鐵市場競爭的日趨激烈和用戶對鋼材成品質量要求的不斷提高，鐵水脫硫已經成為現代鋼鐵工業生產流程中必備的工序。在眾多的脫硫方式中，鐵水脫硫預處理技術以其優良的實用性、經濟性越來越受到鋼鐵企業的青睞。機械攪拌脫硫和噴吹脫硫作為兩種最常見的鐵水脫硫預處理方法在鋼鐵冶金行業中得到廣泛應用。

目前，國內外關于鐵水脫硫生產工藝技術的研究廣泛采用工業性試驗的方法進行，雖然工業性試驗研究可較直觀地反映出操作工藝參數對脫硫效果的影響關系，但由于無法對鐵水罐內多相流場及熔池內攪拌混勻過程進行準確測定，限制了脫硫動力學條件的定量研究，影響了脫硫效果的進一步改善。同時，由于工業性試驗費用高、試驗周期長、工藝穩定控制困難等原因，造成了試驗量大、數據多、精度差，不僅影響了試驗的可靠性，同時也導致人力、物力、財力的浪費。

針對上述不足，以改善脫硫動力學條件、提高研究結果的準確性、降低試驗成本為目標，一些學者先后設計了不同結構形式的水力學物理模擬實驗裝置對鐵水機械攪拌脫硫與噴吹脫硫過程進行了模擬研究，例如，東北大學劉燕等設計了一種脫硫水模實驗裝置(劉燕等，KR攪拌技術的水模型實驗研究，工業爐，第29卷第1期)，以有機玻璃罐模擬鐵水包，自來水模擬鐵水，按照一定模擬比例進行了有機玻璃罐與帶有旋轉噴嘴的攪拌槳的設計，以有機玻璃罐某特征點的電導率穩定時間為混勻時間，通過模擬實驗，研究了鎂基新型復合粉劑噴吹脫硫技術中相關工藝參數對熔池混勻時間的影響關系，獲得了噴嘴位置、結構與攪拌槳轉速、結構等對脫硫動力學條件改善的定性規律；武漢科技大學黃群新以水模擬鐵水，可視有機玻璃罐模擬鐵水罐，按照一定模擬比例設計了鐵水噴吹脫硫水模實驗裝置(黃群新，模擬噴吹脫硫的鐵水噴鎂脫硫工藝優化水模實驗研究，武漢科技大學碩士畢業論文，2005年6月)，并以有機玻璃罐某特征點的電導率穩定時間為混勻時間，通過模擬實驗，研究了噴吹脫硫技術中相關工藝參數對熔池混勻時間的影響關系，獲得了噴槍槍位、噴吹氣體流量等因素對噴吹脫硫動力學條件的定性影響規律；鋼鐵研究總院吳巍等設計了一種脫硫水模實驗裝置(吳巍等，脈沖旋轉攪拌噴吹鐵液脫硫新工藝實驗研究，中國冶金，第16卷第1期)，以水模擬鐵液，聚四氟乙烯塑料粒子模擬脫硫粉劑，壓縮空氣模擬噴吹載氣，按照一定模擬比例進行有機玻璃罐與帶有噴槍的攪拌器的設計，采用有機玻璃罐底部某特征點的電導率穩定時間為混勻時間，通過模擬實驗，對比研究了脈沖旋轉攪拌噴吹鐵液脫硫新工藝與原機械攪拌脫硫工藝對熔池混勻時間、塑料顆粒卷入熔池數量之間的影響關系，獲得了新工藝中攪拌器轉速等因素對脫硫動力學條件的定性影響規律；武鋼研究院曾彤等設計了一種機械攪拌脫硫水模實驗裝置(曾彤等，鐵水罐KR機械攪拌式脫硫水模試驗研究及應用，冶金信息導刊，2006年第3期)，以水模擬鐵水，聚苯乙烯膨脹塑料模擬脫硫劑，按照一定模擬比例進行了有機玻璃攪拌罐與不銹鋼攪拌器的制作，以塑料泡沫達到的深度為穿透深度，通過模擬實驗，研究了機械攪拌脫硫工藝中相關工藝參數對塑料泡沫穿透深度的影響關系，獲得了攪拌器轉速、潛入深度等因素對機械攪拌脫硫動力學條件改善的定性規律。

根據報道可見，借助上述模擬實驗裝置，通過對不同鐵水脫硫工藝的模擬研究，雖然部分研究的定性規律對實際脫硫工藝改進具有一定的指導作用，但對脫硫工藝優化的參數控制仍顯不足。對于噴吹脫硫工藝的物理模擬：熔池內簡單的氣、液兩相模擬方式不能真實地展現噴吹脫硫過程中復雜多相之間的相互影響，導致物理模擬流場的扭曲，影響了實驗結果的準確性；以熔池內特征點的電導率穩定的混勻時間來進行噴吹脫硫動力學條件的判斷方式，由于實際脫硫的固液界面反應與電解質溶解擴散形式截然不同，導致實驗模擬結果的顯著偏差。對于機械攪拌脫硫工藝的物理模擬：模擬脫硫劑的卷入量和其在熔池內的穿透深度并不能完全反映機械攪拌脫硫過程中攪拌器對脫硫劑的攪拌混合綜合效果，導致物理模擬實驗對實際生產中工藝參數指導的準確性較差。此外，上述模擬實驗裝置自動化程度較低、模擬工藝范圍窄(一臺實驗裝置只能模擬一種脫硫工藝)，造成了實驗工作量大、人工數據采集速度慢、工況條件改變困難等缺陷，導致實驗裝置利用率低、勞動強度大、數據精度低，影響了模擬研究結果的準確性。

發明內容