一种模拟高炉鼓风布料实验装置及实验方法
【专利摘要】本发明公开了一种模拟高炉鼓风布料实验装置，包括炉壁透明且装有鼓风系统的模拟高炉（10）、设置于所述模拟高炉（10）上方的平台（4）以及正对模拟高炉（10）中轴线设置的高速摄像机（1），所述平台（4）上固定有料仓（6），所述料仓（6）出料口套接有伸至模拟高炉（10）内且由驱动装置带动旋转的料流管（2），所述料流管（2）下口固接有布料溜槽（9），料流管（2）外壁设置有支撑于模拟高炉（10）顶盖的凸缘。本发明的实验装置模拟真实冶炼过程中高炉内布料过程及轨迹，作为实际高炉布料参考依据，解决高炉布料轨迹测量困难的问题。
【专利说明】
一种模拟高炉鼓风布料实验装置及实验方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及钢铁冶金实验领域，具体为一种模拟高炉鼓风布料实验装置及实验方法。
【背景技术】
[0002]实高炉是个密闭反应容器，进行着复杂的传热、传质、动量传输及物理化学反应。高炉炉料分布影响料柱的孔隙度、煤气流分布及热效率，进而影响高炉顺行、煤气利用率及矿石还原效率等。通过合理的布料，获得稳定合理的煤气流分布是高炉取得良好技术经济指标的关键。
[0003]现实中，由于高炉冶炼时无法获得高炉布料轨迹及料面信息，只有在大修开炉时可以进行布料人工测试，可以大致了解不同布料角度时的布料落点，但这些工作量大，同时其测试也是在没有鼓风情况下获得的，与实际有偏差。
【发明内容】
[0004]本发明针对以上技术问题，提供一种模拟高炉鼓风布料实验装置及实验方法，解决了现有高炉布料依靠人工实测的问题，减小了工作量，实验结果与实际情况非常接近。
[0005]本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种模拟高炉鼓风布料实验装置，包括炉壁透明且装有鼓风系统的模拟高炉、设置于所述模拟高炉上方的平台以及正对模拟高炉中轴线设置的高速摄像机，所述平台上固定有料仓，所述料仓出料口套接有伸至模拟高炉内且由驱动装置带动旋转的料流管，所述料流管下口固接有布料溜槽，料流管外壁设置有支撑于模拟高炉顶盖的凸缘。本方案中各部分均按照相同比例缩小制成，使用时，在向模拟高炉鼓风的情况下，通过驱动装置带动料流管转动，从而带动布料溜槽进行旋转布料，使用高速摄像机捕捉料流不同时刻轨迹并录像，供后期分析和研究。
[0006]作为优选，所述鼓风系统包括鼓风机、连通鼓风机出口与模拟高炉内部的鼓风管以及固设于模拟高炉顶盖上的吹管，通过鼓风系统向炉内进行鼓风，使实验环境更加接近于实际情况，实验结论更加准确可靠。
[0007]作为优选，所述鼓风管包括与所述鼓风机出口连通且围于模拟高炉外侧下部的围管，所述围管圆周方向上均匀分布有若干与模拟高炉内部连通的刚性进气管，通过从炉体周围向内均匀鼓风，使物料受到的风力均匀一致，刚性进气管不仅起到通气作用，而且用于围管的支撑固定，简化了围管固定结构。
[0008]作为优化，所述料仓出料口上设置有插板阀，通过插板阀可以控制料流开度，方便进行不同大小料流情况下的实验。
[0009]作为优选，所述驱动装置包括固设于所述料流管外表面的链轮和通过链条与所述链轮连接且固定于所述平台上的电机，通过电机控制料流管转速，可模拟多种转速下的布料情况，结构简单，可靠性强，维护成本低。
[0010]作为优选，所述布料溜槽通过螺栓与料流管固接，且布料溜槽与竖直方向夹角为0°?90°，通过拧松螺栓，即可调节布料溜槽的角度，操作简单。
[0011]作为优选，所述料仓为上大下小的锥形仓，方便进料，且容易控制出料，避免浪费。
[0012]—种模拟高炉鼓风布料的实验方法:
(1)将按照模拟高炉缩小比例缩小的各种原料根据种类涂染不同颜色，并将染色后的原料倒入料仓内，代表焦炭与矿石的原料颜色不同，布料时料层分布更为明显，方便后期观察料层分布情况；
(2)启动高速摄像机和带动布料溜槽旋转的装置，并将插板阀开至三分之一开度，布料溜槽的旋转速度通过带动其旋转的装置进行调节；
(3)使用高速摄像机捕捉布料溜槽转至与高速摄像机和模拟高炉中轴线连线垂直位置时的料流轨迹，以穿过布料溜槽下沿的水平线为X轴，以模拟高炉中轴线为Y轴建立坐标系，将捕捉到的轨迹在所建坐标系表示，通过坐标系进行量化分析及不同布料情况下的比较；
(4)关闭插板阀，往模拟高炉内灌入树脂，树脂与物料固化为一体后，切割物料各层进行观察。
[0013](5)将步骤(2)中插板阀开至二分之一开度，进行步骤(3)、(4);
(6)将步骤(2)中插板阀全部打开，进行步骤(3)、(4)。
[0014]本发明的有益效果为:模拟真实冶炼过程中高炉内布料过程及轨迹，作为实际高炉布料参考依据，解决高炉布料轨迹测量困难的问题。
【附图说明】
[0015]图1为本发明结构不意图；
图2为图1中A-A剖视图；
图3为图1中B-B剖视图；
图中所示:
1、高速摄像机，2、料流管，3、链条，4、平台，5、电机，6、料仓，7、插板阀，8、吹管，9、布料溜槽，10、模拟高炉，11、鼓风机，12、围管，13、刚性进气管，14、链轮。
【具体实施方式】
[0016]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过【具体实施方式】，对本方案进行阐述。
[0017]如图1所示一种模拟高炉鼓风布料实验装置，包括炉壁透明且装有鼓风系统的模拟高炉10、设置于模拟高炉10上方的平台4以及正对模拟高炉10中轴线设置的高速摄像机1本实施例中的鼓风系统包括鼓风机11、固设于模拟高炉顶盖上的吹管8、以及与鼓风机11出口连通且围于模拟高炉外侧下部的围管12，围管12圆周方向上均匀分布有若干与模拟高炉10内部连通的刚性进气管13，刚性进气管13对围管起到固定作用。
[0018]平台4上固定有上口大下口小的锥形料仓6，料仓6的出料口上设置有插板阀7，可以调节物料流量，料仓6出料口下端套接有伸至模拟高炉10内的料流管2，料流管2外表面固设有链轮14，链轮14通过链条3连接有固定于平台4上的电机5，电机5通过链条3带动料流管2绕其竖直中轴线旋转。料流管2下口通过螺栓固接有布料溜槽9，布料溜槽9与竖直方向夹角为30°，料流管2外壁还设置有支撑于模拟高炉10顶盖的凸缘。
[0019]—种模拟高炉鼓风布料的实验方法，其步骤如下: (1)将按照模拟高炉缩小比例缩小的各种原料根据种类涂染不同颜色，并将染色后的原料倒入料仓内，代表焦炭与矿石的原料颜色不同，布料时料层分布更为明显，方便后期观察料层分布情况；
(2)启动高速摄像机和带动布料溜槽旋转的装置，并将插板阀开至三分之一开度，布料溜槽的旋转速度通过带动其旋转的装置进行调节；
(3)使用高速摄像机捕捉布料溜槽转至与高速摄像机和模拟高炉中轴线连线垂直位置时的料流轨迹，以穿过布料溜槽下沿的水平线为X轴，以模拟高炉中轴线为Y轴建立坐标系，将捕捉到的轨迹在所建坐标系表示，通过坐标系进行量化分析及不同布料情况下的比较；
(4)关闭插板阀，往模拟高炉内灌入树脂，树脂与物料固化为一体后，切割物料各层进行观察；
(5)将步骤(2)中插板阀开至二分之一开度，进行步骤(3)、(4);
(6)将步骤(2)中插板阀全部打开，进行步骤(3)、(4)。
[0020]当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。
【主权项】
1.一种模拟高炉鼓风布料实验装置，其特征在于:包括炉壁透明且装有鼓风系统的模拟高炉(10)、设置于所述模拟高炉(10)上方的平台(4)以及正对模拟高炉(10)中轴线设置的高速摄像机(I)，所述平台(4)上固定有料仓(6 )，所述料仓(6 )出料口套接有伸至模拟高炉(10)内且由驱动装置带动旋转的料流管(2)，所述料流管(2)下口固接有布料溜槽(9)，料流管(2)外壁设置有支撑于模拟高炉(10)顶盖的凸缘。2.根据权利要求1所述的一种模拟高炉鼓风布料实验装置，其特征在于:所述鼓风系统包括鼓风机(11)、连通鼓风机(11)出口与模拟高炉(10)内部的鼓风管以及固设于模拟高炉顶盖上的吹管(8)。3.根据权利要求2所述的一种模拟高炉鼓风布料实验装置，其特征在于:所述鼓风管包括与所述鼓风机(11)出口连通且围于模拟高炉外侧下部的围管(12)，所述围管(12)圆周方向上均匀分布有若干与模拟高炉(10)内部连通的刚性进气管(13)。4.根据权利要求1所述的一种模拟高炉鼓风布料实验装置，其特征在于:所述料仓(6)出料口上设置有插板阀(7)。5.根据权利要求1所述的一种模拟高炉鼓风布料实验装置，其特征在于:所述驱动装置包括固设于所述料流管(2)外表面的链轮(14)和通过链条(3)与所述链轮连接且固定于所述平台(4)上的电机(5)。6.根据权利要求1所述的一种模拟高炉鼓风布料实验装置，其特征在于:所述布料溜槽(9)通过螺栓与料流管(2)固接，且布料溜槽(9)与竖直方向夹角为0°?90°。7.根据权利要求1所述的一种模拟高炉鼓风布料实验装置，其特征在于:所述料仓(6)为上大下小的锥形仓。8.一种模拟高炉鼓风布料的实验方法，其特征在于: (1)将按照模拟高炉缩小比例缩小的各种原料根据种类涂染不同颜色，并将染色后的原料倒入料仓内； (2)启动高速摄像机和带动布料溜槽旋转的装置，并将插板阀开至三分之一开度； (3)使用高速摄像机捕捉布料溜槽转至与高速摄像机和模拟高炉中轴线连线垂直位置时的料流轨迹，以穿过布料溜槽下沿的水平线为X轴，以模拟高炉中轴线为Y轴建立坐标系，将捕捉到的轨迹在所建坐标系表示； (4)关闭插板阀，往模拟高炉内灌入树脂，树脂与物料固化为一体后，切割物料各层进行观察。 (5)将步骤(2)中插板阀开至二分之一开度，进行步骤(3)、(4); (6)将步骤(2)中插板阀全部打开，进行步骤(3)、(4)。
【文档编号】C21B5/00GK106086258SQ201610714542
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月24日
【发明人】周小辉, 梁栋, 张庆, 张英, 王延平
【申请人】山东钢铁股份有限公司