[實(shí)用新型]一種評價高爐爐缸熱面黏滯層性狀的試驗(yàn)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202021566336.1
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN213121688U
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: G01N23/2251
• 分類號: G01N23/2251;G01N23/2208;G01N23/2202
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本實(shí)用新型屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，涉及一種評價高爐爐缸熱面黏滯層性狀的試驗(yàn)系統(tǒng)，所述試驗(yàn)系統(tǒng)包括：供氣裝置、管式爐、復(fù)合坩堝、加熱裝置、冷卻裝置、熱電偶和數(shù)據(jù)采集處理裝置；該系統(tǒng)通過將冷卻裝置插入耐火材料試樣中進(jìn)行試驗(yàn)，再將耐火材料試樣置于渣鐵中用以模擬耐火材料試樣的實(shí)際服役狀況，利用冷卻水的冷卻控制黏滯層的形成過程，試驗(yàn)后，測定黏滯層厚度、物相組成、氣孔率、導(dǎo)熱性能，熱膨脹系數(shù)等多種性狀，分別研究爐渣、鐵水、溫度、接觸時間、耐火材料試樣種類對黏滯層的影響，綜合評價黏滯層的性狀。該裝置填補(bǔ)了目前關(guān)于黏滯層試驗(yàn)研究方法的空缺，能夠較好的模擬高爐內(nèi)部實(shí)際情況，可以對爐缸熱面黏滯層的狀態(tài)做出更準(zhǔn)確的評價。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，涉及一種評價高爐爐缸熱面黏滯層性狀的試驗(yàn)系統(tǒng)。

技術(shù)背景

高爐作為冶煉行業(yè)最大的單體設(shè)備，其內(nèi)部涉及復(fù)雜的氣固液多相交互反應(yīng)，為保證礦石中金屬鐵的有效分離，高爐為物料提供了高溫高壓的反應(yīng)環(huán)境，因此對高爐用耐火材料試樣的質(zhì)量提出很高的要求。耐火材料試樣在高爐內(nèi)不可避免的受到熔融的高溫熔體的沖刷、有害元素的入侵、熱應(yīng)力的侵蝕等極為苛刻的環(huán)境影響，導(dǎo)致耐火材料試樣發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的破壞，從而大大影響了高爐的穩(wěn)定順行。國內(nèi)外利用數(shù)座高爐解剖結(jié)果對耐火材料試樣損毀機(jī)制進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，在爐缸磚襯熱面形成較為穩(wěn)定的“黏滯層”，能夠隔絕耐火材料試樣與高溫熔體的直接接觸，有效的保護(hù)運(yùn)行過程中的耐火材料試樣。因此黏滯層的形成是延長耐火材料試樣使用壽命的關(guān)鍵性因素之一。

前人通過高爐解剖或破損調(diào)查，獲得黏滯層的實(shí)際試樣，通過對實(shí)際試樣的解析開展黏滯層性狀的研究。黏滯層的物相組成較為復(fù)雜，主要成分有石墨碳、金屬鐵、渣相及鈦化物等，不同的黏滯層類別具有不同的形成特點(diǎn)和賦存條件。

但是此種方法存在主要問題在于：(1)無法控制單一變量開展研究，研究結(jié)果限制性較高，獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為單一，無法開展相關(guān)基礎(chǔ)性、連續(xù)性研究，尤其缺乏對于黏滯層在時空性演變過程的研究方法；(2)對于黏滯層性狀的表征不夠全面，黏滯層礦相組成、氣孔率，導(dǎo)熱性能，熱膨脹系數(shù)等性狀的相關(guān)評價仍有空缺；(3)獲取實(shí)際高爐中黏滯層的試樣難度較大，需要耗費(fèi)大量資源財力。相較之下，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴行У目刂茖?shí)驗(yàn)規(guī)模和參數(shù)，針對性的開展研究，同時可以廣泛的選擇實(shí)驗(yàn)原料，獲得大量的實(shí)驗(yàn)研究對象進(jìn)行全面的解析。因此急需一種通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M高爐內(nèi)部黏滯層的形成過程，從而對黏滯層的性狀進(jìn)行評價的試驗(yàn)方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型針對目前研究黏滯層性狀方法的空缺上，提出了一種評價高爐爐缸熱面黏滯層性狀的試驗(yàn)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種評價高爐爐缸熱面黏滯層性狀的試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述試驗(yàn)系統(tǒng)包括：供氣裝置、管式爐、復(fù)合坩堝、加熱裝置、冷卻裝置、熱電偶和數(shù)據(jù)采集處理裝置；

其中，所述供氣裝置與所述管式爐的進(jìn)氣口連接，所述復(fù)合坩堝、加熱裝置和冷卻裝置均設(shè)置在所述管式爐的內(nèi)部，且所述加熱裝置設(shè)置在所述復(fù)合坩堝的外側(cè)壁的四周，所述冷卻裝置的下部置于所述復(fù)合坩堝的內(nèi)部，上端伸出所述管式爐與冷卻水系統(tǒng)連接，所述熱電偶設(shè)置在所述復(fù)合坩堝內(nèi)部的底部；

所述數(shù)據(jù)采集處理裝置設(shè)置在所述管式爐的外側(cè)，并與所述熱電偶、加熱裝置和冷卻裝置控制連接。

進(jìn)一步，所述供氣裝置包括氣瓶、進(jìn)氣管和流量計(jì)；

其中，所述氣瓶通過進(jìn)氣管與所述管式爐的進(jìn)氣口連接，且所述管路上設(shè)有用于調(diào)節(jié)氣體流量的流量計(jì)。

進(jìn)一步，所述復(fù)合坩堝包括第一坩堝和第二坩堝，

其中，所述第二坩堝設(shè)置在所述第一坩堝內(nèi)部，所述第二坩堝內(nèi)設(shè)有爐渣和熔融鐵水放置區(qū)。

進(jìn)一步，所述第一坩堝為石墨坩堝；所述第二坩堝為MgO坩堝。

進(jìn)一步，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(nèi)壁的圓周方向均勻分布；