[發(fā)明專利]用于煉鐵反應(yīng)器內(nèi)凝殼現(xiàn)象研究的實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710030967.8
• 申請(qǐng)日: 2017-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN106652750A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉偉強(qiáng);邵磊;余珊;鄒宗樹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B25/02
• 分類號(hào): G09B25/02
• 代理公司: 北京易捷勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11613
• 代理人: 齊勝杰

1.一種用于煉鐵反應(yīng)器內(nèi)凝殼現(xiàn)象研究的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括：

高溫爐(11)；

用于容納鐵水原料的坩堝(10)，所述坩堝(10)放置在所述高溫爐(11)的爐膛恒溫區(qū)內(nèi)；

能夠可選擇地伸入所述坩堝(10)中的凝殼采集器，所述凝殼采集器包括冷卻元件、包裹在所述冷卻元件底部的凝殼基體(9)、以及套設(shè)在所述冷卻元件外部并疊置在所述凝殼基體(9)上的隔熱套(8)；

制冷系統(tǒng)，所述制冷系統(tǒng)與所述冷卻元件連通形成冷卻劑循環(huán)流路。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煉鐵反應(yīng)器內(nèi)凝殼現(xiàn)象研究的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，

所述凝殼基體(9)的材料為高純石墨或剛玉，所述隔熱套(8)的材料為耐火材料，所述冷卻元件的材料為鋼或銅合金，在所述冷卻元件和所述凝殼基體(9)之間填滿石墨膠。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煉鐵反應(yīng)器內(nèi)凝殼現(xiàn)象研究的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，

所述凝殼基體(9)和所述隔熱套(8)均通過螺釘固定在所述冷卻元件的外表面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煉鐵反應(yīng)器內(nèi)凝殼現(xiàn)象研究的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括：

氮?dú)馄?16)，所述高溫爐(11)的爐膛下方設(shè)有氮?dú)馊肟冢龅獨(dú)馄?16)與所述氮?dú)馊肟谶B通。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煉鐵反應(yīng)器內(nèi)凝殼現(xiàn)象研究的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，

所述坩堝(10)為石墨坩堝或剛玉坩堝；

所述凝殼基體(9)的壁厚位于5-20mm的范圍內(nèi)，高度位于100-200mm的范圍內(nèi)；

所述隔熱套(8)為套筒狀，其壁厚位于5-20mm的范圍內(nèi)，高度位于200-600mm的范圍內(nèi)；

所述冷卻元件包括冷卻元件主體(7)、冷卻劑供給管(14)和冷卻劑導(dǎo)出管(6)，所述凝殼基體(9)包裹在所述冷卻元件主體(7)的底部，所述隔熱套(8)套設(shè)在所述冷卻元件主體(7)外部，所述冷卻劑供給管(14)的出口與所述冷卻元件主體(7)的內(nèi)部連通，所述冷卻劑導(dǎo)出管(6)的入口與所述冷卻元件主體(7)的內(nèi)部連通，所述冷卻元件主體(7)為圓柱形，所述冷卻元件主體(7)的外徑位于10-30mm的范圍內(nèi)，內(nèi)徑位于5-20mm的范圍內(nèi)，高度位于300-1000mm的范圍內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煉鐵反應(yīng)器內(nèi)凝殼現(xiàn)象研究的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，

所述冷卻元件為圓柱形冷卻元件、U形冷卻元件、螺旋形冷卻元件、翅片形冷卻元件或肋板形冷卻元件。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煉鐵反應(yīng)器內(nèi)凝殼現(xiàn)象研究的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，

所述制冷系統(tǒng)包括冷卻劑存儲(chǔ)罐(1)、用于對(duì)冷卻劑存儲(chǔ)罐(1)內(nèi)的冷卻劑降溫的制冷器、連接所述冷卻劑存儲(chǔ)罐(1)的出口與所述冷卻劑供給管(14)的入口的第一管路(12)、連接所述冷卻劑存儲(chǔ)罐(1)的入口與所述冷卻劑導(dǎo)出管(6)的出口的第二管路(5)、設(shè)置在所述第一管路(12)上的流量計(jì)(13)、設(shè)置在所述第二管路(5)上的泄壓閥(3)和泵(4)、以及可移動(dòng)支架(2)，所述冷卻劑存儲(chǔ)罐(1)和所述泵(4)安裝在所述可移動(dòng)支架(2)上；

所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括升降驅(qū)動(dòng)器(15)，所述升降驅(qū)動(dòng)器(15)與所述凝殼采集器連接。

8.一種采用上述權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的用于煉鐵反應(yīng)器內(nèi)凝殼現(xiàn)象研究的實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、裝有鐵水原料的坩堝(10)放置在高溫爐(11)的爐膛恒溫區(qū)中；

S2、將高溫爐(11)的爐膛恒溫區(qū)升溫至第一設(shè)定溫度，待坩堝(10)中形成鐵水后，攪拌均勻鐵水；

S3、啟動(dòng)制冷系統(tǒng)，冷卻劑在制冷系統(tǒng)和冷卻元件之間循環(huán)流動(dòng)，冷卻劑的溫度為第二設(shè)定溫度；

S4、將凝殼采集器伸入坩堝(10)中并且使凝殼基體(9)與坩堝(10)內(nèi)的鐵水接觸，形成附著在凝殼基體(9)外的鐵水凝殼；

S5、一定時(shí)間后，將凝殼采集器提升至高溫爐(11)外降溫；

S6、剝離鐵水凝殼制樣；

其中，所述第一設(shè)定溫度和所述第二設(shè)定溫度的溫差位于1220-1500℃的范圍內(nèi)。