一种模拟冶金炉窑搅拌混合可视化过程的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种模拟冶金炉窑搅拌混合可视化过程的装置，属于冶金工程【技术领域】；该装置由多喷枪流量计悬挂装置、电极固定装置和搅拌槽装置三大部分组成，具体包括悬挂装置、固定槽、电极、喷枪插入孔、空气压缩机、玻璃槽、透明挡板、沉淀池、蓄水池、泵、进水孔、排水孔；本实用新型所述装置简单易行、操作可视化，可模拟冶金冶炼各种炉子的搅拌过程，在模拟过程中，还可灵敏、快速、可靠、实时地测量和调节流量大小，且多喷枪可使搅拌均匀；通过上下调节电极深度控制电极升降，控制电极的精确度和可靠性，提高冶炼的生产效率。
【专利说明】一种模拟冶金炉窑搅拌混合可视化过程的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种模拟冶金炉窑搅拌混合可视化过程的装置，属于冶金工程【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在冶金行业中，冶金反应器占据非常重要的地位，其工艺原理就是通过搅拌方法来达到金属与需要组分(合金元素及冶炼粉剂)的混合及与有害组分(非金属夹杂物)的分离的目的，目前冶金行业冶金反应器中广泛使用的是喷吹气体搅拌方法，气体被喷进冶炼反应器中，通过在喷嘴附近形成的气泡上浮作用，驱动反应器内金属液体做循环流动，均匀金属熔液温度和成分，促进金属液内的化学反应，但由于气泡受浮力而单方向向上运动，常造成反应器边角部具有死区，导致搅拌效率低下，搅拌效果不理想。
[0003]电炉贫化法是目前世界上工业冶金贫化处理的主要方法之一，采用大功率的电弧炉，其工作原理是导电电极间通过金属熔液面产生电弧而制热，因此，通过调节电极与金属熔液面的间距，改变电极电流大小，控制发热功率，即可控制炉内熔化温度，而满足生产工艺需要。电炉电极与金属熔液面间距的调节，是通过对电极提升机构驱动电机的转速控制来实现，电炉电极升降控制的精确度和可靠性，直接关系到冶炼工艺对炉内熔化温度控制需求的实现，由于早期的贫化电炉的电极升降采用传统的继电器逻辑控制，系统元件多，接线复杂，故障率高，且控制水平低，给系统操作和维护带来很多不便。
[0004]针对以上问题，提供了一种模拟冶金炉窑搅拌混合可视化过程的装置，该装置采用多喷枪搅拌，且可以灵敏、快速、可靠、实时地测量和调节流量大小，可提高喷射搅拌方法的搅拌效率和搅拌效果；固定电极，通过上下调节电极深度控制电极升降，提升电极升降和固定控制的精确度和可靠性，提高冶炼的生产效率，此外，该装置还可模拟分层搅拌过程，该装置结构简单、操作简便、方便维护、成本低廉、适用性广，具有一定的现实价值和经济价值。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种模拟冶金炉窑搅拌混合可视化过程的装置，该装置包括悬挂装置1、固定槽19、电极20、喷枪插入孔21、空气压缩机22、玻璃槽23、透明挡板24、沉淀池25、蓄水池26、泵27、进水孔28、排水孔29，空气压缩机22通过圆管9与悬挂装置I上的空气分流器6连接，玻璃槽23的上端设有固定槽19，固定槽19上设有一个以上的喷枪插入孔21和一个以上的电极20，玻璃槽23的两侧分别设有一个以上的进水孔28和一个以上的排水孔29，玻璃槽23的内部设有透明挡板24，喷枪13与悬挂装置I上的玻璃转子流量计10连接，喷枪13通过喷枪插入孔21插入玻璃槽23中，玻璃槽23的排水孔29通过管道与沉淀池25连接，沉淀池25通过一上一下两个管道与蓄水池26连接，蓄水池26通过管道与泵27连接，泵27通过管道与玻璃槽23上的进水孔28连接。
[0006]本实用新型所述悬挂装置I包括垂直钢条2、圆板3、细钢管4、圆形圈5、空气分流器6、分接口 7、总接口 8、玻璃转子流量计10，圆板3与圆形圈5通过两个以上的细钢管4连接，空气分流器6置于圆形圈5上，玻璃转子流量计10悬挂在细钢管4上，所述空气分流器6包括两个以上的分接口 7和一个总接口 8，玻璃转子流量计10的出口 12与喷枪13连接，玻璃转子流量计10的入口 11与空气分流器6的分接口 7连接，空气分流器6的总接口8与圆管9的一端连接，圆管9的另一端与空气压缩机22连接，垂直钢条2下端与圆板3连接，在垂直钢条2上设置有悬挂孔。
[0007]本实用新型所述空气压缩机22与空气分流器6之间的管道上设有阀门I 30，沉淀池25与玻璃槽23的之间的管道上设有阀门II 31，蓄水池26与沉淀池25之间的上管道上设有阀门VI 35、下管道上设有阀门III32，在泵27与蓄水池26之间的管道上设有阀门IV 33，在玻璃槽23与泵27之间的管道上设有阀门V 34。
[0008]本实用新型所述电极20 —端的外部设有固定体14，固定体14的外部设有三角支脚15、凸起16，在凸起16上设有螺丝口 17和螺丝18，螺丝口 17是内壁有螺纹与螺丝18相匹配，电极20 口径比固定体14内径略小，电极20能插入固定体14中，电极20插入固定体14后，通过拧紧穿过螺丝口 17的螺丝18固定电极20，4个凸起16被4个三角支脚15间隔且对称分布在固定体14外壁中部，固定电极时，能使电极20均匀受力，固定效果更佳，此夕卜，可通过变化电极20的插入深度而上下调节电极，提升电极升降和控制的精确度。
[0009]本实用新型所述装置可放置于上方盖有皮垫、下方安装有4个轮子的桌子上，轮子可使该水模型装置整体移动，皮垫起缓冲作用，可防止模型振动。
[0010]本实用新型所述喷枪13可以喷气体和液体，在玻璃槽23内可通过透明挡板24实现分区域模拟，通过泵27实现底部水流动，从而模拟渣的流动，在此前提下，沉淀池25可以对加入的模拟沙子等物质替代进行沉淀，流入储水池26，实现水循环，此外，该装置还可模拟分层搅拌过程。
[0011]本实用新型的有益效果是:
[0012](I)本实用新型所述装置在冶金冶炼过程中提升搅拌效率、优化搅拌效果，固定电极、提升电极升降和控制的精确度和可靠性，通过可视化模拟，简便地解决了冶金贫化电炉喷射搅拌过程中搅拌过程控制复杂，难以可视化观察的不足，可以同时实现多喷枪搅拌，为企业提升搅拌效率提供技术支撑；
[0013](2)本实用新型结构简单、操作简便、维护方便，模拟冶金冶炼各种炉子的搅拌过程，可以灵敏、快速、可靠、实时地测量和调节流量大小，且多喷枪可使搅拌均匀，同时，可固定电极，且可通过上下调节电极深度控制电极升降，提升电极升降和固定的精确度和可靠性，提闻冶炼的生广效率；
[0014](3)本实用新型电极固定装置，可通过上下调节电极深度控制电极升降，实现不同浸入深度的模拟实验，不仅可以模拟贫化电炉，而且可以模拟艾萨炉等涉及搅拌混合过程的冶金炉；
[0015](4)本实用新型操作过程可视化，具有较高的应用价值，且其简单易行，制作工艺简单，成本低，能带来巨大的经济收益，具有潜在的市场前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的结构示意图；[0017]图2为本实用新型所述电极的结构示意图；
[0018]图中:1-悬挂装置，2-垂直钢条，3-圆板，4-细钢管，5-圆形圈，6-空气分流器，7-分接口，8-总接口，9-圆管，10-玻璃转子流量计，11-入口，12-出口，13-喷枪，14-固定体，15-三角支脚，16-凸起，17-螺丝口，18-螺丝，19-固定槽，20-电极，21-喷枪插入孔，22-空气压缩机，23-玻璃槽子，24-透明挡板，25-沉淀池，26-蓄水池，27-泵，28-进水孔，29-排水孔，30-阀门I，31-阀门II，32-阀门III，33-阀门IV，34-阀门V，35-阀门VI。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实例对本实用新型做进一步详细说明，但本实用新型所属范围并不限于所属内容。
[0020]实施例1:
[0021]本实施例所述一种模拟冶金炉窑搅拌混合可视化过程的装置，该装置包括悬挂装置1、固定槽19、电极20、喷枪插入孔21、空气压缩机22、玻璃槽23、透明挡板24、沉淀池25、蓄水池26、泵27、进水孔28、排水孔29，空气压缩机22通过圆管9与悬挂装置I上的空气分流器6连接，玻璃槽23的上端设有固定槽19，固定槽19上设38个喷枪插入孔21和6个电极20，玻璃槽23的两侧分别设有I个进水孔28和I个排水孔29，玻璃槽23的内部设有透明挡板24，喷枪13与悬挂装置I上的玻璃转子流量计10连接，喷枪13通过喷枪插入孔21插入玻璃槽23中，玻璃槽23的排水孔29通过管道与沉淀池25连接，沉淀池25通过一上一下两个管道与蓄水池26连接，蓄水池26通过管道与泵27连接，泵27通过管道与玻璃槽23上的进水孔28连接。
[0022]本实施例所述悬挂装置I包括垂直钢条2、圆板3、细钢管4、圆形圈5、空气分流器
6、分接口 7、总接口 8、玻璃转子流量计10，圆板3与圆形圈5通过4个细钢管4连接，空气分流器6置于圆形圈5上，每个细钢管4上悬挂有一个玻璃转子流量计，所述空气分流器6包括4个分接口 7和一个总接口 8，玻璃转子流量计10的出口 12与喷枪13连接，玻璃转子流量计10的入口 11与空气分流器6的分接口 7连接，空气分流器6的总接口 8与圆管9的一端连接，圆管9的另一端与空气压缩机22连接，垂直钢条2下端与圆板3连接，在垂直钢条2上设置有悬挂孔。
[0023]本实施例所述空气压缩机22与空气分流器6之间的管道上设有阀门I 30，沉淀池25与玻璃槽23的之间的管道上设有阀门II 31，蓄水池26与沉淀池25之间的上管道上设有阀门VI 35、下管道上设有阀门III32，在泵27与蓄水池26之间的管道上设有阀门IV 33，在玻璃槽23与泵27之间的管道上设有阀门V 34。
[0024]本实施例所述电极20 —端的外部设有固定体14，固定体14的外部设有三角支脚15、凸起16，在凸起16上设有螺丝口 17和螺丝18，螺丝口 17是内壁有螺纹与螺丝18相匹配，电极20 口径比固定体14内径略小，电极20能插入固定体14中，电极20插入固定体14后，通过拧紧穿过螺丝口 17的螺丝18固定电极20，4个凸起16被4个三角支脚15间隔且对称分布在固定体14外壁中部，固定电极时，能使电极20均匀受力，固定效果更佳，此外，可通过变化电极20的插入深度而上下调节电极，提升电极升降和控制的精确度。
[0025]本实施例所述装置放置于上方盖有皮垫、下方安装有4个轮子的桌子上，轮子可使该水模型装置整体移动，皮垫起缓冲作用，可防止模型振动。[0026]本实施例所述装置在实验室中使用过程:当水模拟贫化电炉中冰铜层，油模拟渣层时，将空气由空气压缩机22经圆管9从空气分流器6的4个分接口 7与玻璃转子流量计10的入口 11处流入，再由玻璃转子流量计10的出口 12经喷枪13进入玻璃槽23内，对其内的水油混合液进行搅拌，4个喷枪13可从38个喷枪插入孔21中任意插入玻璃槽23，玻璃槽23内的水油混合液从各个排水孔29经管道进入沉淀池25，将阀门III 32打开，由于油比水的密度小而浮在水面上，因此水可从沉淀池25下壁的阀门III 32流经蓄水池26、泵27后，再经管道分流至各个进水孔28从而再次进入玻璃槽23搅拌，如此循环，直至达到实验要求，实现模拟冰铜与渣层的分离。且各排水孔29和进水孔28处都有阀门，可通过控制阀门的开闭以控制各排水孔29和进水孔28的使用，玻璃槽23内可通过透明挡板24实现分区域模拟，通过泵27实现底部水流动，从而模拟熔池的流动。
[0027]当水模拟熔池，细沙模拟金属层时，将空气由空气压缩机22进入该装置，经圆管9从空气分流器6的4个分接口 7与玻璃转子流量计10的入口 11处流入，再由玻璃转子流量计10的出口 12经喷枪13进入玻璃槽23内，对其内的水沙混合液进行搅拌，4个喷枪13可从38个喷枪插入孔21中任意插入玻璃槽23，玻璃槽23内的水沙混合液从各个排水孔29经管道进入沉淀池25，将阀门VI 35打开，由于细沙比水的密度大而沉在水底，因此水可从沉淀池25上壁的阀门VI 35流经蓄水池26、泵27后，再经管道分流至各个进水孔28从而再次进入玻璃槽23搅拌，如此循环，直至达到实验要求，实现模拟物理性质与细沙和水类似的物质的分离，且各排水孔29和进水孔28处都有阀门，可通过控制阀门的开闭以控制各排水孔29和进水孔28的使用，玻璃槽23内可通过透明挡板24实现分区域模拟，通过泵27实现底部水流动，从而模拟熔池的流动。
[0028]实施例2:
[0029]本实施例所述一种模拟冶金炉窑搅拌混合可视化过程的装置，该装置包括悬挂装置1、固定槽19、电极20、喷枪插入孔21、空气压缩机22、玻璃槽23、透明挡板24、沉淀池25、蓄水池26、泵27、进水孔28、排水孔29，空气压缩机22通过圆管9与悬挂装置I上的空气分流器6连接，玻璃槽23的上端设有固定槽19，固定槽19上设50个喷枪插入孔21和5个电极20，玻璃槽23的两侧分别设有4个进水孔28和4个排水孔29，4个进水孔28通过分流管和泵27连接，4个排水孔29通过分流管和沉淀池25，玻璃槽23的内部设有透明挡板24，喷枪13与悬挂装置I上的玻璃转子流量计10连接，喷枪13通过喷枪插入孔21插入玻璃槽23中，玻璃槽23的排水孔29通过管道与沉淀池25连接，沉淀池25通过一上一下两个管道与蓄水池26连接，蓄水池26通过管道与泵27连接，泵27通过管道与玻璃槽23上的进水孔28连接。
[0030]本实施例所述悬挂装置I包括垂直钢条2、圆板3、细钢管4、圆形圈5、空气分流器
6、分接口 7、总接口 8、玻璃转子流量计10，圆板3与圆形圈5通过6个细钢管4连接，空气分流器6置于圆形圈5上，每个细钢管4上悬挂有一个玻璃转子流量计，所述空气分流器6包括6个分接口 7和一个总接口 8，玻璃转子流量计10的出口 12与喷枪13连接，玻璃转子流量计10的入口 11与空气分流器6的分接口 7连接，空气分流器6的总接口 8与圆管9的一端连接，圆管9的另一端与空气压缩机22连接，垂直钢条2下端与圆板3连接，在垂直钢条2上设置有悬挂孔。
[0031]本实施例所述空气压缩机22与空气分流器6之间的管道上设有阀门I 30，沉淀池25与玻璃槽23的之间的管道上设有阀门II 31，蓄水池26与沉淀池25之间的上管道上设有阀门VI 35、下管道上设有阀门III32，在泵27与蓄水池26之间的管道上设有阀门IV 33，在玻璃槽23与泵27之间的管道上设有阀门V 34。
[0032]本实施例所述电极20 —端的外部设有固定体14，固定体14的外部设有三角支脚15、凸起16，在凸起16上设有螺丝口 17和螺丝18，螺丝口 17是内壁有螺纹与螺丝18相匹配，电极20 口径比固定体14内径略小，电极20能插入固定体14中，电极20插入固定体14后，通过拧紧穿过螺丝口 17的螺丝18固定电极20，4个凸起16被4个三角支脚15间隔且对称分布在固定体14外壁中部，固定电极时，能使电极20均匀受力，固定效果更佳，此外，可通过变化电极20的插入深度而上下调节电极，提升电极升降和控制的精确度。
[0033]本实施例所述装置放置于上方盖有皮垫、下方安装有4个轮子的桌子上，轮子可使该水模型装置整体移动，皮垫起缓冲作用，可防止模型振动。
[0034]本实施例所述装置在实验室中使用过程:当水模拟贫化电炉中冰铜层，油模拟渣层时，将水由空气压缩机22经圆管9从空气分流器6的6个分接口 7与玻璃转子流量计10的入口 11处流入，再由玻璃转子流量计10的出口 12经喷枪13进入玻璃槽23内，对其内的水油混合液进行搅拌，6个喷枪13可从50个喷枪插入孔21中任意插入玻璃槽23。玻璃槽23内的水油混合液从各个排水孔29经管道进入沉淀池25，将阀门III 32打开，由于油比水的密度小而浮在水面上，因此水可从沉淀池25下壁的阀门III 32流经蓄水池26、泵27后，再经管道分流至各个进水孔28从而再次进入玻璃槽23搅拌，如此循环，直至达到实验要求，实现模拟冰铜与渣层的分离。且各排水孔29和进水孔28处都有阀门，可通过控制阀门的开闭以控制各排水孔29和进水孔28的使用，玻璃槽23内可通过透明挡板24实现分区域模拟，通过泵27实现底部水流动，从而模拟熔池的流动。
[0035]当水模拟熔池，细沙模拟金属层时。将水由空气压缩机22进入该装置，经圆管9从空气分流器6的6个分接口 7与玻璃转子流量计10的入口 11处流入，再由玻璃转子流量计10的出口 12经喷枪13进入玻璃槽23内，对其内的水沙混合液进行搅拌，6个喷枪13可从50个喷枪插入孔21中任意插入玻璃槽23，玻璃槽23内的水沙混合液从各个排水孔29经管道进入沉淀池25，将阀门VI 35打开，由于细沙比水的密度大而沉在水底，因此水可从沉淀池25上壁的阀门VI 35流经蓄水池26、泵27后，再经管道分流至各个进水孔28从而再次进入玻璃槽23搅拌，如此循环，直至达到实验要求，实现模拟物理性质与细沙和水类似的物质的分离，且各排水孔29和进水孔28处都有阀门，可通过控制阀门的开闭以控制各排水孔29和进水孔28的使用，玻璃槽23内可通过透明挡板24实现分区域模拟，通过泵27实现底部水流动，从而模拟熔池的流动。
【权利要求】
1.一种模拟冶金炉窑搅拌混合可视化过程的装置，其特征在于:包括悬挂装置(I)、固定槽(19)、电极(20)、喷枪插入孔(21)、空气压缩机(22)、玻璃槽(23)、透明挡板(24)、沉淀池(25)、蓄水池(26)、泵(27)、进水孔(28)、排水孔(29)，空气压缩机(22)通过圆管(9)与悬挂装置(I)上的空气分流器(6)连接，玻璃槽(23)的上端设有固定槽(19)，固定槽(19)上设有一个以上的喷枪插入孔(21)和一个以上的电极(20)，玻璃槽(23)的两侧分别设有一个以上的进水孔(28)和一个以上的排水孔(29)，玻璃槽(23)的内部设有透明挡板(24)，喷枪(13 )与悬挂装置(I)上的玻璃转子流量计(10 )连接，喷枪(13 )通过喷枪插入孔(21)插入玻璃槽(23)中，玻璃槽(23)的排水孔(29)通过管道与沉淀池(25)连接，沉淀池(25)通过一上一下两个管道与蓄水池(26)连接，蓄水池(26)通过管道与泵(27)连接，泵(27)通过管道与玻璃槽(23)上的进水孔(28)连接。
2.根据权利要求1所述一种模拟冶金炉窑搅拌混合可视化过程的装置，其特征在于:所述悬挂装置(I)包括垂直钢条(2)、圆板(3)、细钢管(4)、圆形圈(5)、空气分流器(6)、分接口(7)、总接口(8)、玻璃转子流量计(10)，圆板(3)与圆形圈(5)通过两个以上的细钢管(4)连接，空气分流器(6)置于圆形圈(5)上，玻璃转子流量计(10)悬挂在细钢管(4)上，空气分流器(6)包括两个以上的分接口(7)和一个总接口(8)，玻璃转子流量计(10)的出口(12 )与喷枪(13)连接，玻璃转子流量计(10 )的入口( 11)与空气分流器(6 )的分接口( 7 )连接，空气分流器(6)的总接口(8)与圆管(9)的一端连接，圆管(9)的另一端与空气压缩机(22)连接，垂直钢条(2)下端与圆板(3)连接，在垂直钢条(2)上设置有悬挂孔。
3.根据权利要求1所述一种模拟冶金炉窑搅拌混合可视化过程的装置，其特征在于:空气压缩机(22)与空气分流器(6)之间的管道上设有阀门I (30)，沉淀池(25)与玻璃槽(23)的之间的管道上设有阀门II (31)，蓄水池(26)与沉淀池(25)之间的上管道上设有阀门VI (35)、下管道上设有阀门III (32)，泵(27)与蓄水池(26)之间的管道上设有阀门IV(33)，玻璃槽(23)与泵(27)之间的管道上设有阀门V (34)。
4.根据权利要求1所述一种模拟冶金炉窑搅拌混合可视化过程的装置，其特征在于:所述电极(20) —端的外部设有固定体(14)，固定体(14)的外部设有三角支脚(15)、凸起(16)，在凸起(16)上设有螺丝口(17)和螺丝(18)。
【文档编号】F27D27/00GK203758246SQ201420026879
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】徐建新, 苏俞真, 王 华, 桑秀丽, 王仕博, 刘泛函 申请人:昆明理工大学