一种高炉炉缸死料柱的模拟装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及高炉炼铁领域，特别涉及一种高炉炉缸死料柱的模拟装置。
【背景技术】
[0002]炉缸是决定高炉寿命的关键部位。炉缸的侵蚀大体上可以从传热学及流体力学出发来解释，熔融的铁水流对炉缸炉底内衬有一定的侵蚀作用。在炉缸中部，风口区和炉身中下部，存在一个焦炭以极其缓慢速度下降的空间，焦炭在这里的堆积的疏松度为0.2?0.4，这种焦炭团块称为死料柱。在正常运行的高炉中，死料柱漂浮在铁水里，它可能接触炉底砖衬，也可能充满整个炉缸。
[0003]炉缸内由于存在死料柱，所以流动情况比较复杂，虽然高炉上有广泛的检测和监视设备，但炉缸内的流动情况是无法直接测定的，由于在冶炼过程中高炉炉缸炉底要不断受到1500?1600°C左右高温渣铁水的冲刷、高温炉渣的化学侵蚀，其工作条件尤其恶劣。
[0004]死料柱在炉缸内的位置、大小和孔隙度对炉缸内铁水流动以及耐火材料的冲刷侵蚀都有显著影响，在高炉内无法控制死料柱的变化。
[0005]解决上述问题，需要研究死料柱在高炉内的特性，本实用新型通过应用物理模拟的手段设计一套装置模拟高炉炉缸死料柱，使问题得到解决。
[0006]国内，在应用模拟手段对高炉炉缸死料柱的实验研究报道较少，且没有提出统一的实验方案和实验标准，主要是因为高炉炉缸死料柱的研究涉及的因素较多，需要多套实验装置或多种实验方法才能进行研究，工作量和实验成本较大，不利于科研工作者全面展开研究工作。国外关于高炉炉缸方面的物理模拟研究众说纷纭，针对各自关心的领域和问题自行设计实验模型，在设计模型的过程中提出了不同的假设并忽略了不同的影响因素，至今没有形成统一的实验方法和规范，对于不同的实验得到的结果不能相互引用、互相印证，造成大量的重复研究和资源浪费。
[0007]公告号CN203981374U的实用新型提出了一种高炉炉缸铁水流动模拟装置，包括有机玻璃容器、顶盖、水流分配器、电导率测试仪、数据采集器以及由金属框架、纱网和硬质球组成的死料柱。该装置可以从整体上模拟出高炉炉缸内铁水的流动状态，为减轻铁水对炉缸壁及缸底的冲刷提供了理论依据。其中该装置的死料柱是通过有机玻璃容器上的倒“L”形的支撑台以及固定在支撑台上的固定杆，来控制死料柱在炉缸中的位置。由于固定杆在支撑台上的位置被限定，因此死料柱的漂浮深度即被限定，不能随意调节，这就不能模拟实际生产中死料柱漂浮深度变化的实际情况。
[0008]公告号CN102719580A的发明介绍了一种提高炉缸焦炭强度的高炉操作方法，该方法由风口喷吹高反应性焦粉，同时在入炉料中加入高反应性焦块，从而提高炉缸死料柱处焦炭的强度，保证高炉顺行。但该发明是从入炉原料分析炉缸死料柱的相关变化，并不能反映死料柱在炉缸内的变化对铁水流动的影响。
[0009]公告号CN102279091A的发明介绍了一种模拟高炉炉缸炉底铁水流动的实验装置及方法，包括圆筒形透明容器、密封盖、空气散放孔、冷风围管和放水口组成。该通过建立高炉炉缸的物理模型，应用激光多普勒测速仪，得到炉缸内流体的平均流速，但该方法并没有详细介绍高炉炉缸死料柱，对于死料柱的位置、孔隙度等参数均未提及。
[0010]公告号CN203174124U的实用新型提出了一种高炉及其高炉炉缸，通过难熔合金层、设置在难熔合金外侧的碳砖层，以及碳砖层外侧的冷却壁层，形成低温过度区，在难熔合金表面形成薄铁层，对炉缸起到良好的保护作用，延长炉缸的使用寿命。但该方法对炉缸内死料柱并没有做介绍，死料柱的变化对炉缸寿命的影响也没有提及。
[0011 ]综合来说，针对高炉炉缸死料柱的模拟，目前还没有准确有效的实验方法。
【发明内容】
[0012]本实用新型所要解决的技术问题是结合高炉炉缸生产技术特点，设计了一种高炉炉缸死料柱的模拟装置，可以研究高炉炉缸内部死料柱的变化，有效减轻铁水对炉缸炉底的冲刷，以达到延长高炉炉缸炉底寿命的目的。
[0013]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现:
[0014]—种高炉炉缸死料柱的模拟装置，包括支撑架和炉缸模型，炉缸模型由支撑架支撑，炉缸模型设有出液口，在炉缸模型内设置与其同心的死料柱模拟装置，所述死料柱模拟装置由圆筒金属架和纱网构成，圆筒金属架内部设有同心的金属内筒架，圆筒金属架和金属内筒架表面覆盖纱网，在圆筒金属架和金属内筒架之间填入不同直径的硬质球，控制死料柱模拟装置的孔隙度为0.2-0.4，在金属内筒架内设有多个配重金属块。
[0015]所述的圆筒金属架整体尺寸为:高800mm-850mm，直径为850mm-900mm。
[0016]所述的金属内筒架直径280mm-320mm，深250mm-270mm。
[0017]所述的配重金属块单个重量为2.5-10kg。
[0018]所述的硬质球的直径为30_50mm与8_15mm。
[0019]与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0020]本实用新型从实际出发，可以模拟实际生产中，无法监测的高炉炉缸内死料柱漂浮状态对铁水流动的影响，通过填加配重的方法可以对死料柱的漂浮深度随时微调，进而可以更精确地模拟死料柱在高炉炉缸内的漂浮状态，通过该套模拟实验装置指导现场生产工艺调整，可有效地减轻炉缸内铁水对炉缸壁以及炉缸底部的冲刷侵蚀，为高炉长寿提供基础理论依据。
[0021]本装置已对生产现场3200m3高炉炉缸进行了1:12比例的仿真模拟，精确地模拟死料柱在高炉炉缸内的漂浮状态。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的结构不意图。
[0023]图2为死料柱模拟装置的结构示意图。
[0024]图中:1_炉缸模型2-死料柱模拟装置3-硬质球4.出液口5-支撑架6_圆筒金属架7-金属内筒架8-纱网9-配重金属块
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进一步说明:
[0026]如图1-图2，一种高炉炉缸死料柱的模拟装置，包括支撑架5和炉缸模型I，炉缸模型I由支撑架5支撑，炉缸模型I设有出液口 4，在炉缸模型I内设置与其同心的死料柱模拟装置2，所述死料柱模拟装置2由圆筒金属架6和纱网8构成，圆筒金属架6内部设有同心的金属内筒架7，圆筒金属架6高800mm-850mm，直径为850mm-900mm。金属内筒架7直径280mm_320_，深250mm-270mm。圆筒金属架6和金属内筒架7表面覆盖纱网8，在圆筒金属架6和金属内筒架7之间填入不同直径的硬质球3，控制死料柱模拟装置的孔隙度为0.2-0.4，在金属内筒架7内设有多个配重金属块9，配重金属块9单个重量为2.5-10kg。
[0027]实施例
[0028]—种高炉炉缸死料柱的模拟装置，包括支撑架和炉缸模型，炉缸模型由支撑架支撑，炉缸模型的尺寸为:高1039mm，直径为1080mm。炉缸模型设有出液口，在炉缸模型内设置与其同心的死料柱模拟装置，所述死料柱模拟装置由圆筒金属架和纱网构成，圆筒金属架内部设有同心的金属内筒架，圆筒金属架高830mm，直径为880mm。金属内筒架直径280mm，深250mmo
[0029]圆筒金属架和金属内筒架表面覆盖纱网，在圆筒金属架和金属内筒架之间填入不同直径的硬质球，其中直径为30mm的硬质球为5100个，直径为1mm的硬质球为20500个，直径为8mm的硬质球为13000个，控制模拟死料柱装置的孔隙度为0.33。在金属内筒架内放置I个2.5kg，I个5kg，4个10kg，共计47.5kg的金属块配重，可以控制死料柱在炉缸内的漂浮深度为距炉缸底部63mm。
[0030]试验中，控制出液口流量为110L/h，炉缸内液位为410mm，应用本实验装置得到的实验数据，经过计算，得到高炉炉缸内铁水的流动状态，其中流体混合区体积比为61.3%，活塞区体积比为9.9%，死区体积比为28.8%。通过本实验装置，调整死料柱的漂浮深度，可以得到死料柱状态变化，高炉炉缸内的铁水流动状态;通过调整不同直径硬质球的配比，可以得到不同孔隙度的死料柱对铁水流动的影响。本装置可用于模拟实际生产中无法监测的高炉炉缸内铁水的流动状态。
[0031]上面所述仅是本实用新型的基本原理，并非对本实用新型作任何限制，凡是依据本实用新型对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。
【主权项】
1.一种高炉炉缸死料柱的模拟装置，其特征在于，包括支撑架和炉缸模型，炉缸模型由支撑架支撑，炉缸模型设有出液口，在炉缸模型内设置与其同心的死料柱模拟装置，所述死料柱模拟装置由圆筒金属架和纱网构成，圆筒金属架内部设有同心的金属内筒架，圆筒金属架和金属内筒架表面覆盖纱网，在圆筒金属架和金属内筒架之间填入不同直径的硬质球，控制死料柱模拟装置的孔隙度为0.2-0.4，在金属内筒架内设有多个配重金属块。2.根据权利要求1所述的一种高炉炉缸死料柱的模拟装置，其特征在于，所述的圆筒金属架整体尺寸为:高800mm-850mm，直径为850mm-900mm。3.根据权利要求1所述的一种高炉炉缸死料柱的模拟装置，其特征在于，所述的金属内筒架直径 280mm-320mm，深 250mm-270mm。4.根据权利要求1所述的一种高炉炉缸死料柱的模拟装置，其特征在于，所述的配重金属块单个重量为2.5-10kg。5.根据权利要求1所述的一种高炉炉缸死料柱的模拟装置，其特征在于，所述的硬质球的直径为30_501111]1与8-151111]1。
【专利摘要】本实用新型涉及一种高炉炉缸死料柱的模拟装置，包括支撑架和炉缸模型，炉缸模型由支撑架支撑，炉缸模型设有出液口，在炉缸模型内设置与其同心的死料柱模拟装置，所述死料柱模拟装置由圆筒金属架和纱网构成，圆筒金属架内部设有同心的金属内筒架，圆筒金属架和金属内筒架表面覆盖纱网，在圆筒金属架和金属内筒架之间填入不同直径的硬质球，控制死料柱模拟装置的孔隙度为0.2-0.4，在金属内筒架内设有多个配重金属块。本实用新型从实际出发，可以模拟实际生产中，无法监测的高炉炉缸内死料柱漂浮状态对铁水流动的影响，通过填加配重的方法可以对死料柱的漂浮深度随时微调，进而可以更精确地模拟死料柱在高炉炉缸内的漂浮状态。
【IPC分类】C21B7/00
【公开号】CN205275623
【申请号】CN201521049645
【发明人】赵亮, 张晓光, 丁丽华, 廖相巍, 张洪宇, 车玉满
【申请人】鞍钢股份有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月16日