一种模拟转炉炼钢化学反应气体产物与熔池相互作用的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种模拟转炉炼钢化学反应气体产物与熔池相互作用的装置，属于钢铁冶金实验设备领域。包括有机玻璃转炉模型、顶吹氧枪模拟装置、气体模拟管、转炉支座、底吹供气喷嘴、导管、氧枪高度调节阀和氧枪支架；所述气体模拟管粘于转炉模型炉衬内部不同高度，所述顶吹氧枪模拟装置由氧枪高度调节阀调节到设计高度，并由氧枪支架支撑悬浮于有机玻璃转炉模型内部，所述有机玻璃转炉模型由转炉支座支撑。本实用新型可以实现转炉炼钢化学反应气体产物与熔池相互作用的实验模拟研究，探讨高温、多相、多组元、复杂的转炉炼钢冶炼过程不同工艺参数对化学反应气体产物与熔池相互作用的影响规律，操作相对简单，且经济实用。
【专利说明】
一种模拟转炉炼钢化学反应气体产物与熔池相互作用的装置
技术领域
[0001]本实用新型属于钢铁冶金实验设备领域，涉及一种模拟转炉炼钢化学反应气体产物与熔池相互作用的装置。
【背景技术】
[0002]转炉炼钢法目前是世界上最主要的炼钢生产方法。通过向熔池内顶吹超音氧气射流，底吹惰性气体完成铁水的脱碳、升温和脱磷等任务。顶吹氧气射流与熔池钢液间的相互作用极大地影响转炉炼钢过程各种复杂现象的发生，而底吹气体则主要发挥搅拌熔池的功能。且在转炉冶炼过程中，脱碳时期熔池中会产生大量的气体。转炉熔池流体流动是顶吹超音速氧气射流、底吹气体流股与化学反应气泡流等相互作用的结果。
[0003]如果对转炉熔池的流场分布控制不合理会造成转炉炉龄达到5000炉后复吹作用不明显，冶金效果等同于顶吹转炉，出钢前钢水氧含量偏高，钢中夹杂物数量偏多；转炉熔池过程温度控制不准确，转炉耐火炉衬侵蚀严重，冶炼终点钢水命中率不高等问题，影响到冶炼过程的资源消耗和产品质量，并决定炼钢过程中生产技术指标。然而由于转炉炼钢是高温熔炼过程且受现场生产操作条件的限制，很难通过现场实验观测熔池气体产物。国内外学者针对此开展了大量的研究工作，研究工作主要借助物理模拟或者结合数值模拟的方法。然而在研究过程中往往忽略了熔池化学反应气体产物对熔池传输行为影响。
[0004]本装置是在前期研究和相关文献调研基础之上，通过分析研究提出一种模拟转炉炼钢化学反应气体产物与熔池相互作用的装置。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型主要针对转炉冶炼条件下难以通过现场实验观测化学反应气体产物对熔池流体流动规律影响的问题，设计一种模拟转炉炼钢化学反应气体产物与熔池相互作用的装置。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是设计一种模拟转炉炼钢化学反应气体产物与熔池相互作用装置，包括有机玻璃转炉模型、顶吹氧枪模拟装置、气体模拟管、导管、转炉支座、底吹供气喷嘴、氧枪高度调节阀和氧枪支架。其中，有机玻璃转炉模型的炉型为空心锥球形，其底部有底吹供气孔;顶吹氧枪模拟装置由中心氧管和拉乌尔氧枪喷头组成;底吹喷嘴为有机玻璃加工制成的环缝式喷嘴。所述气体模拟管粘于转炉模型熔池内部不同高度，所述顶吹氧枪模拟装置由氧枪高度调节阀调节到设计高度，并由氧枪支架支撑悬浮于有机玻璃转炉模型内部，所述有机玻璃转炉模型由转炉支座支撑。
[0007]所述有机玻璃转炉模型、顶吹氧枪模拟装置、底吹供气喷嘴等均是根据相似原理由实际生产中的原型等比例缩小加工而成。
[0008 ]所述气体模拟管为外径为2 5mm，外壁布满弥散小孔的有机玻璃加工而成的圆管。
[0009]在所述气体模拟管与转炉模型炉壁相连接部位的中心处开有与导管直径相匹配的圆孔。
[0010]所述气体模拟管所模拟的化学反应气体由压缩空气储气罐经导管吹入。
[0011]所述氧枪高度调节阀中心孔直径可调，氧枪中心氧管在调节阀中心孔内上下移动调节高度，并通过调整高度调节阀中心孔直径将氧枪固定。
[0012]所述顶吹氧枪模拟装置与底吹供气喷嘴所需要的气体由空气压缩机将空气压入储气罐，实验过程中再由储气罐稳定供应。
[0013]本实用新型是这样实现的:将实用新型组装完毕并将氧枪枪位等调整到所需条件，在有机玻璃转炉模型内加入一定量的液体，然后打开供气系统，顶吹氧枪内喷射出的高速气体、底吹气体以及化学反应气体产物共同作用于有机玻璃转炉模型内的液体，这样就实现了转炉炼钢化学反应气体产物与熔池相互作用模拟的实验过程。
[0014]本实用新型的优点和有益效果在于:转炉冶炼过程是高温、多相、多组元复杂的反应过程，在生产过程中直接实验具有很大的局限性，本实用新型根据相似原理建立与研究对象相似的模型，在实验室进行冷态模拟实验，通过实验得出最佳的操作工艺参数，再将所得结果推广应用到实际生产中，操作相对简单，且经济实用。
【附图说明】
[0015]图1为模拟转炉炼钢化学反应气体产物与熔池相互作用实验装置示意图，图中:1_有机玻璃转炉模型，2-顶吹氧枪模拟装置，3-气体模拟管，4-转炉支座，5-底吹供气喷嘴，6-导管，7-氧枪高度调节阀，8-氧枪支架；
[0016]图2为气体模拟管示意图。
【具体实施方式】
[0017]—种模拟转炉炼钢化学反应气体产物与熔池相互作用的实验装置，包括有机玻璃转炉模型1、顶吹氧枪模拟装置2、气体模拟管3、转炉支座4、底吹供气喷嘴5、导管6、氧枪高度调节阀7和氧枪支架8。其中，有机玻璃转炉模型I其炉型为空心锥球形，其底部有底吹供气孔;顶吹氧枪模拟装置2由中心氧管和拉乌尔氧枪喷头组成;气体模拟管3为有机玻璃加工制成的空心圆管;底吹供气喷嘴5为有机玻璃加工制成的环缝式喷嘴。本实用新型具体实施的技术方案如下:
[0018]I)组装实用新型装置。将气体模拟管粘于转炉模型炉衬内部不同高度，导管连接粘于炉壁内侧的气体模拟管与气体供应罐，顶吹氧枪模拟装置由氧枪支架支撑悬浮于有机玻璃转炉模型内部，有机玻璃转炉模型由转炉支座支撑。
[0019]2)根据实验方案，调整实验装置。在有机玻璃转炉内加入液体；由氧枪高度调节阀将氧枪调整到设计高度后固定并由氧枪支架支撑悬浮于有机玻璃转炉模型内；根据设计方案改变底吹供气喷嘴布置方式及底吹供气喷嘴数目。
[0020]3)开启复吹供气系统。首先由空气压缩机将空气压入储气罐，实验过程中由储气罐稳定供应顶吹和底吹所需气体，根据设计方案，将顶吹氧枪气体和底吹气体调整到设计流量。
[0021]4)转炉熔池液体达稳定状态后，气体模拟管开始供气。气体模拟管供应气量可根据热力学模拟数据库数据理论计算结果确定。气体经模拟管进入熔池不同位置，这样就实现了转炉炼钢气体产物与熔池相互作用模拟的实验过程。
[0022]以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种转炉溅渣水力学模拟实验装置，其特征在于包括有机玻璃转炉模型(I)、顶吹氧枪模拟装置(2)、气体模拟管(3)、转炉支座(4)、底吹供气喷嘴(5)、导管(6)、氧枪高度调节阀(7);氧枪支架(8);其中，有机玻璃转炉模型(I)的炉型为空心锥球形，其底部有底吹供气孔;顶吹氧枪模拟装置(2)由中心氧管和拉乌尔氧枪喷头组成;底吹供气喷嘴(5)为有机玻璃加工制成的环缝式喷嘴;气体模拟管(3)为外径为25 mm，外壁布满弥散小孔的有机玻璃加工而成的圆管;气体模拟管(3)粘于转炉模型(I)炉衬内部不同高度，导管(6)将粘于炉壁内侧的气体模拟管(3)与供气系统相连，顶吹氧枪模拟装置(2)由氧枪高度调节阀(7)调节到设计高度，并由氧枪支架(8)支撑悬浮于有机玻璃转炉模型内部，有机玻璃转炉模型(I)由转炉支座(4)支撑。
【文档编号】G09B25/02GK205517664SQ201620275943
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】刘青, 曹玲玲, 李南
【申请人】北京科技大学