[發明專利]一種評價高爐爐缸熱面黏滯層物性的試驗系統及方法

有效

• 申請號: 202010762906.2
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111929342B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 范筱玥;焦克新;張建良;宗燕兵;王翠;劉征建;王廣偉
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N25/02
• 分類號: G01N25/02;G01N25/20;G01N25/16;G01N23/2251
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

1.一種評價高爐爐缸熱面黏滯層物性的實驗系統，所述實驗系統包括：

供氣裝置，用于提供惰性氣氛，防止實驗過程中材料被氧化；

管式爐，用于模擬被評價材料的使用環境；

復合坩堝，用于模擬評價材料在高爐爐缸內環境；

加熱裝置，用于模擬升溫過程；

冷卻裝置，用于模擬冷卻過程；

熱電偶，用于測量所述管式爐內部的溫度數據；

數據采集處理裝置，用于對實驗過程參數進行控制，并采用實驗相關數據，其特征在于，其中，所述實驗系統的具體結構為：所述供氣裝置與所述管式爐的進氣口連接，所述復合坩堝、加熱裝置和冷卻裝置均設置在所述管式爐的內部，且所述加熱裝置設置在所述復合坩堝的外側壁的四周，所述冷卻裝置的下端置于所述復合坩堝的內部，上端伸出所述管式爐與冷卻水系統連接，所述熱電偶設置在所述復合坩堝內部的底部；

所述數據采集處理裝置設置在所述管式爐的外側，并與所述熱電偶、加熱裝置和冷卻裝置控制連接；

所述供氣裝置包括氣瓶、進氣管和流量計；

其中，所述氣瓶通過進氣管與所述管式爐的進氣口連接，且所述進氣管上設有用于調節氣體流量的流量計；所述復合坩堝包括MgO坩堝和石墨坩堝；

其中，所述MgO坩堝設置在所述石墨坩堝內部，所述MgO坩堝內部設有用于放置爐渣和熔融鐵水的放置區，且所述熱電偶安裝在所述MgO坩堝的底部；

所述加熱裝置包括若干U型加熱單元，若干所述U型加熱單元沿著所述管式爐的內壁的圓周方向均勻分布；所述U型加熱單元為鉬棒；所述冷卻裝置為U型銅冷卻管，U型銅冷卻管的外徑為9-10mm，內徑為5~8 mm。

2.根據權利要求1所述的實驗系統，其特征在于，所述數據采集處理裝置為SRS13A精密溫度控制儀；所述管式爐為BLMT-1700℃管式爐，且管式爐的爐膛材質為剛玉，所述管式爐的頂部設有排氣口。

3.一種采用如權利要求1-2任意一項所述的實驗系統進行評價的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1）將耐火材料試樣固定在冷卻裝置的底部，置于復合坩堝內，放入管式爐內，并進行實驗前預處理，

S2）啟動管式爐進行加熱，同時向冷卻裝置內供冷卻水，通過冷卻控制黏滯層在耐火材料試樣表面的形成過程，并采集實驗數據，

S3）根據實驗過程中采集的實驗數據，結合黏滯層厚度、物相組成、氣孔率、導熱性能，熱膨脹系數、爐渣、鐵水、溫度、接觸時間和耐火材料試樣種類對黏滯層的影響，進行綜合評價，得到黏滯層的物性。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述S1）的具體步驟為：

S1.1）將耐火材料試樣制成柱狀，選取銅管作為冷卻裝置，將銅冷卻管插入柱狀試樣內部，使銅冷卻管中軸與柱狀試樣中軸重合，同時銅冷卻管底部距離柱狀試樣底部至少15mm，并用高導熱石墨粉填充耐火材料試樣與銅冷卻管的空隙并壓實，用粘結劑粘合固定，干燥，對耐火材料試樣的直徑進行初次測量，備用；

S1.2）對試樣進行SEM-EDS、導熱系數檢測、氣孔率分析；

S1.3）參照高爐鐵水和爐渣的實際成分，依據試驗要求，按照0.25~0.50的渣鐵質量比合成渣樣和熔融鐵水的鐵樣，干燥備用；

S1.4）將S1.3）制備的熔融鐵水的鐵樣鋪平在復合坩堝中，再將渣樣鋪于熔融鐵水的鐵樣的上方，然后將復合坩堝置于所述管式爐內，同時向冷卻裝置內供冷卻水；

S1.6）設定溫度控制步驟，向管式爐內以流量為2.5 L/min通入惰性氣體，進行排空。