[發明專利]一種模擬高爐爐喉物料下降過程料面動態變化的實驗裝置

有效

• 申請號: 201910109726.1
• 申請日: 2019-02-11
• 公開（公告）號: CN109686220B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 張勇;張斌;王亮
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02;G01M99/00
• 代理公司: 北京律遠專利代理事務所(普通合伙) 11574
• 代理人: 全成哲

本發明公開了一種模擬高爐爐喉物料下降過程料面動態變化的實驗裝置，包括爐喉部分、爐料回收部分和弧形托盤部分；所述爐料回收部分安裝于所述爐喉部分的下方，所述弧形托盤部分設置于所述爐料回收部分內部，且所述弧形托盤部分能夠升、降以實現物料邊緣流速的調節。本發明可以在冷態下模擬高爐冶煉過程中的下料過程；同時通過下置弧形拱起裝置模擬爐料經由爐喉和爐身時中心和邊緣下料的不均衡性，最終實現爐喉下料動態過程中料面形態的可視化。

技術領域

本發明涉及一種模擬爐喉物料下降過程料面動態變化的實驗裝置，可以在實驗中再現高爐布料過程以及爐料下降過程。并可測量爐料在不同中心流速、邊緣流速的情況下料面形狀與爐料分布；研究高爐在布料間歇期爐料運動狀況及料面形狀變化。涉及冶金學、計算機科學、數學、控制科學和運動控制等各學科間的交叉和融合。

背景技術

如今，鋼鐵企業為了響應國家節能減排的號召，中小型漸漸淡出歷史舞臺，大型高爐的數量越來越多。大型高爐直徑十余米，高三十余米，固態顆粒狀爐料從上部爐喉裝入高爐，到還原成液態鐵水從底部爐缸排出的整個冶煉過程中，存在著中心與邊緣下料的不均衡性，從而導致上部爐喉呈現不同的料面形態。但是由于高爐內部高溫、高粉塵、密閉性極強的復雜環境，缺少適宜有效的料面檢測手段以及料面動態跟蹤裝置，所以高爐操作者難以獲得高爐內部爐料下降實際情況，只能在開爐前和停爐時進行測試，結合流體力學原理以及粒子運動模型對高爐爐料運動過程進行研究。隨著對高爐操作要求的提高，自動化進程的加快，人們需要更加準確地掌握高爐爐料下降過程的運動規律和相關數據。

然而由于高爐內部環境的特殊性和復雜性，難以進行實測研究，因此很多高爐研究人員通過建立小型實驗模型來模擬高爐生產過程作為一種研究手段；但是高爐的下料過程伴隨著高溫、密閉的特殊環境同時存在著中心和邊緣下料的不均衡性，如何在實驗模型模擬高爐動態下料過程，一直是沒有解決的難點。

發明內容

為了克服上述技術問題，本發明提供了一種模擬爐喉物料下降過程料面動態變化的實驗裝置，其可以在冷態下模擬高爐冶煉過程中的下料過程；同時通過下置弧形拱起裝置模擬爐料經由爐喉和爐身時中心和邊緣下料的不均衡性，最終實現爐喉下料動態過程中料面形態的可視化。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種模擬高爐爐喉物料下降過程料面動態變化的實驗裝置，包括爐喉部分、爐料回收部分和弧形托盤部分；

所述爐料回收部分安裝于所述爐喉部分的下方，所述弧形托盤部分設置于所述爐料回收部分內部，且所述弧形托盤部分能夠升、降以實現物料邊緣流速的調節。

進一步的，所述爐喉部分包括爐喉爐身主體，所述爐喉爐身主體和爐料回收部分的收料方形容積采用透明材質制成，如鋼化玻璃，且在爐喉處標有刻度，便于觀察爐料下降過程中料面形狀的變化。

進一步的，所述爐喉爐身主體下端設置有大圓環，所述部大圓環底部設有多個孔位。

進一步的，所述爐喉部分與所述爐料回收部分之間設置有用于支撐所述爐喉部分的承重部分，所述承重部分的上部分為外方內圓的框架，下部分為方形框架，所述方形框架下端設置有若干支撐柱。

進一步的，所述弧形托盤部分為中心對稱裝置，包括對稱結構的弧形拱起裝置以及驅動所述弧形拱起裝置升、降的電動升降裝置。

進一步的，所述弧形托盤部分中心處開有一孔，孔徑規格有三種，分別為2.5cm、3.5cm和5cm，用于模擬不同爐況下的爐料中心流速。

進一步的，所述弧形托盤部分包括匹配爐喉處和爐腹處的兩個不同規格的弧形拱起裝置，分別研究位于爐喉處、爐身處爐料的動態下降過程。

進一步的，所述弧形托盤部分選用金屬材質并在內部置入鋼筋，防止發生形變。

進一步的，所述爐喉爐身主體的爐身角為8°，爐喉直徑為1米。