高温冶金环境模拟装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种高温冶金环境模拟装置，根据本实用新型的高温冶金环境模拟装置包括：气体提供装置，同时提供不同的气体；烟气炉，与气体提供装置连通以从气体提供装置接收气体并通过燃烧由接收的气体产生烟气；管式炉，与烟气炉连通以从烟气炉接收烟气，使得物料与烟气在管式炉内发生反应。
【专利说明】高温冶金环境模拟装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高温冶金环境模拟装置。
【背景技术】
[0002]在钢铁冶金领域中，诸如高炉、竖炉等的常用设备是非常巨大的连续反应器，其炉料的输入、反应的进行、产品的输出是一个连续过程。由于在生产过程中炉内是一个高温、高压的密闭黑箱体，所以尽管国内外的冶金工作者试图通过各种手段来了解炉内物料的反应情况，但迄今为止尚无实时了解炉内动态变化的有效手段。因此，只能借助一些检测设备来测试物料的冶金性能。
[0003]目前，对钢铁冶金物料的检测主要包括常温强度检测和高温冶金性能检测。常温强度检测包括转鼓指数、抗磨指数、落下指数等，这些检测相对简单并且在实验室内易于实现。目前针对这些检测已开发出成熟的专门的检测设备。
[0004]高温冶金性能检测包括天然块矿的热爆裂性能、低温还原粉化率、中温还原度、高温还原度、还原速率、还原膨胀率、还原软熔性能、软化区间和融化区间温度等。目前通常采用以下手段对物料的高温冶金性能进行检测，即，通过将直接来自气瓶的气体通入高温的加热炉内来测定物料在相应条件下的反应情况。在该方法中，由于气体以常温或低于常温的温度进入高温的炉膛内，气体与物料之间的还原反应需要吸收大量的热，并且竖炉或高炉的上部的气体具有一定高温和压力，所以炉内的温度和压力等一直在变化，因此该方法无法模拟在一定温度下、不同气体成分的热风下物料的反应情况。
[0005]因此，需要一种能够模拟竖炉、高炉内(例如，竖炉或高炉上部)的不同温度、气氛条件的设备，用于检测和考察冶金物料在竖炉、高炉内在不同的温度、气氛、反应时间等情况下的变化状况。
实用新型内容
[0006]针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供了一种用于模拟在一定温度下、不同气体成分的热风下物料的反应变化情况的高温冶金环境模拟装置。
[0007]根据本实用新型的高温冶金环境模拟装置包括:气体提供装置，同时提供不同的气体；烟气炉，与气体提供装置连通以从气体提供装置接收气体并通过燃烧由接收的气体产生烟气；管式炉，与烟气炉连通以从烟气炉接收烟气，使得物料与烟气在管式炉内发生反应。
[0008]所述高温冶金环境模拟装置还可以包括烟气成分分析仪，以检测烟气炉中产生的烟气成分。
[0009]气体提供装置可以包括流量计，以控制进入烟气炉中的各气体的量。
[0010]烟气炉可以包括防爆装置。
[0011 ] 烟气炉可以包括测温装置。
[0012]测温装置可以为热电偶。[0013]管式炉可以包括加热装置以将管式炉加热至预定温度。
[0014]所述高温冶金模拟装置还可以包括物料取放装置。
[0015]物料取放装置可以包括上下可移动的套管和吊篮，其中，套管的外管下端与管式炉上端连接，套管的内管连接有吊篮，套管与管式炉的连接处设置水封槽。
[0016]所述高温冶金模拟装置还可以包括与管式炉连通的排气管，以将管式炉中的反应后气体排放至外部。
[0017]排气管可以设置有冷却管。
[0018]排气管的未与管式炉连通的一端可以设置有引风机。
[0019]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:根据本实用新型的高温冶金环境模拟装置可以在气体流量计、测温装置以及气体成分分析仪的作用下，利用烟气炉燃烧产生不同温度和不同气体成分的高温烟气，从而模拟竖炉或者高炉上部高温烟气条件下的不同物料的反应情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是根据本实用新型的一个实施例的高温冶金环境模拟装置的结构示意图。【具体实施方式】
[0021]在下文中，将结合实施例来详细说明本实用新型的高温冶金环境模拟装置。
[0022]图1是根据本实用新型的一个实施例的高温冶金环境模拟装置的结构示意图。参照图1，根据本实用新型的一个示例性实施例的高温冶金环境模拟装置100包括气体提供装置110、烟气炉120和管式炉130。气体提供装置110与烟气炉120的一端连通，烟气炉120的另一端与管式炉130连通，气体提供装置110可以同时提供不同的气体，烟气炉120从气体提供装置110接收气体并通过燃烧由接收的气体产生烟气，从而可以模拟在高炉或竖炉中高温高压并具有不同气体成分的反应环境。
[0023]根据本实用新型的实施例，气体提供装置110可以包括鼓风机111、气瓶112和两个气体流量计1131和1132，鼓风机111和气瓶112分别与气体流量计1131和1132的一端连通，气体流量计1131和1132的不与鼓风机112和气瓶111连通的另一端均与烟气炉120连通。
[0024]根据本实用新型的实施例，空气可以按比例与C0、甲烷、液化煤气中的一种或几种通过气体提供装置110进入到烟气炉120中，气体流量计1131和1132可以控制进入烟气炉中的各气体的量。
[0025]根据本实用新型的实施例，烟气炉120可以包括烧嘴121、热电偶122和防爆阀123。设置在烟气炉120的靠近气体流量计的一端的烧嘴121具有接口 1211和1212，气体流量计1131不与鼓风机111连接的一端与接口 1211连接，气体流量计1132不与气瓶112连接的一端与接口 1212连接。烟气炉120的上端设置防爆阀123，热电偶122作为测温装置从烟气炉120上端与防爆阀123相邻的部分插入到烟气炉120中1/2烟气炉120的深度。根据本实用新型的实施例的高温冶金环境模拟装置还可以包括气体成分分析仪140，烟气炉120的与烧嘴121相对的一端与管式炉130和气体成分分析仪140连通。
[0026]气体提供装置110提供的气体在烟气炉120中燃烧产生符合竖炉或高炉上部气体成分和温度的烟气。烟气成分分析仪140可以以检测烟气炉中产生的烟气成分。热电偶122测量烟气炉中产生的烟气温度。根据本实用新型的示例性实施例，可以通过控制气体流量计1131和1132来调节烟气炉中产生的烟气成分和温度。
[0027]管式炉130可以是中空的圆柱状，管式炉130中设置有加热元件(未示出)。根据本实用新型的实施例的高温冶金环境模拟装置还可以包括管式炉温度控制装置150，管式炉温度控制装置150可以调节加热元件的工作状态，从而调节管式炉130的温度，即通过管式炉温度控制装置150将管式炉130的温度设置为预定值。在烟气炉120中燃烧产生的符合竖炉或高炉上部气体成分和温度的烟气进入管式炉130后与物料发生还原反应。
[0028]根据本实用新型的实施例的高温冶金环境模拟装置还可以包括与管式炉130的上端连接的物料取放装置160。物料取放装置160包括套管161，套管161的外管的下端与管式炉130的上端接触，套管161的内管连接有吊篮162并可以插入到管式炉130中，套管161与管式炉130的连接处设置水封槽163。向上打开套管161的外管时，可以将套管161的内管和与其连接的吊篮162拉起，吊篮162可位于管式炉130外部，放下套管161的内管，与套管161的内管连接的吊篮162也同时下降，管式炉130的中空的空间容纳吊篮162，将套管161的外管与管式炉的上端接触，向水封槽163注满水后，可将管式炉130与套管161的外管的连接处密封。
[0029]根据本实用新型的实施例的高温冶金环境模拟装置还可以包括排气管170和引风机180。套管161的外管的上端与排气管170连通，排气管170的末端与引风机180连接。排气管170的外周设置有水冷系统171，其中，水冷系统171的进水口 1711可以设置在靠近管式炉的一端，出水口 1712可以设置在远离管式炉的一端，水冷系统171包括多个彼此平行并包围排气管的冷却管1713。管式炉130中反应后的烟气在引风机180的作用下从排气管170排出。向冷却管1713中通入冷却水冷却从管式炉排出的热烟气，由此减少对环境的污染。
[0030]在使用过程中，首先通过管式炉控制装置150将管式炉130设定为预定的温度，升温一定的时间，达到预定的温度后，拉开管式炉130上方的套管161，将待测物料放入吊篮162内，放下套管161，并向水封槽163内注满水。打开水冷系统171的进水口 1711向冷却管1713内通入冷却水，对烟气炉120的烧嘴121点火，通过气体流量计1132和1131调节燃气与空气的流量，使热风温度达到预定的温度，通过气体分析仪130检测气体成分，调节烟气炉120的烧嘴121的空气和燃气的比例，使燃烧后的热烟成分符合竖炉内或高炉上部气体成分，还原一定时间后，关闭烟气炉120的气体供应，打开管式炉130上方的套管161，取出试样，在氮气保护气氛下冷却，冷却后，对物料进行分析检测。通过改变烟气炉120产生的烟气成分、烟气温度和管式炉130的预定温度来进行对比试验，获得不同条件下的物料试样，了解不同状况下的物料的反应状况，确定实际生产最优条件。
[0031]综上所述，本实用新型的高温冶金环境模拟装置可以在气体流量计、测温装置以及气体成分分析仪的作用下，利用烟气炉燃烧产生不同温度和不同气体成分的高温烟气，从而模拟竖炉或者高炉上部高温烟气条件下的不同物料的反应情况。
[0032]尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本实用新型，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本实用新型的示例性实施例进行各种修改和改变。
【权利要求】
1.一种高温冶金环境模拟装置，其特征在于，所述高温冶金环境模拟装置包括:气体提供装置，同时提供不同的气体；烟气炉，与气体提供装置连通以从气体提供装置接收气体并通过燃烧由接收的气体产生烟气；管式炉，与烟气炉连通以从烟气炉接收烟气，使得物料与烟气在管式炉内发生反应。
2.根据权利要求1所述的高温冶金环境模拟装置，其特征在于，所述高温冶金环境模拟装置还包括烟气成分分析仪，以检测烟气炉中产生的烟气成分。
3.根据权利要求1所述的高温冶金环境模拟装置，其特征在于，气体提供装置包括流量计，以控制进入烟气炉中的各气体的量。
4.根据权利要求1所述的高温冶金环境模拟装置，其特征在于，烟气炉包括防爆装置。
5.根据权利要求1所述的高温冶金环境模拟装置，其特征在于，烟气炉包括测温装置。
6.根据权利要求5所述的高温冶金环境模拟装置，其特征在于，测温装置为热电偶。
7.根据权利要求1所述的高温冶金环境模拟装置，其特征在于，管式炉包括加热装置以将管式炉加热至预定温度。
8.根据权利要求1所述的高温冶金环境模拟装置，其特征在于，所述高温冶金模拟装置还包括物料取放装置。
9.根据权利要求8所述的高温冶金环境模拟装置，其特征在于，物料取放装置包括套管和吊篮，其中，套管的外管下端与管式炉上端接触，套管的内管连接有吊篮，套管与管式炉的连接处设置水封槽。
10.根据权利要求1所述的高温冶金环境模拟装置，其特征在于，所述高温冶金模拟装置还包括与管式炉连通的排气管，以将管式炉中的反应后气体排放至外部。
11.根据权利要求10所述的高温冶金环境模拟装置，其特征在于，排气管设置有冷却管。
12.根据权利要求10所述的高温冶金环境模拟装置，其特征在于，排气管的未与管式炉连通的一端设置有引风机。
【文档编号】G01N25/00GK203502366SQ201320572889
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】郭玉华, 严定鎏, 高建军, 周和敏 申请人:钢铁研究总院