一种炉渣反应性能检测系统的制作方法

本实用新型涉及冶金技术领域，更具体地说，涉及一种炉渣反应性能检测系统。

背景技术：

在炼钢过程中，石灰与白云石等造渣材料溶解形成的CaO基炉渣主要用于脱磷脱硫，石灰的快速完全溶解对加快反应速率(尤其是脱磷反应)、减少造渣料消耗与渣量排放等有重要作用，但受石灰溶解速率的限制，炼钢炉渣中仍有部分石灰未溶解，造成脱磷效率低、渣量大等问题。近年来，为了降低转炉炼钢成本，许多钢铁企业开始采用双渣+留渣工艺冶炼，如何让石灰在低温渣(含P2O5)中快速溶解是实现高效脱磷难点之一。

通常转炉冶炼留渣后，加入新含磷铁水，然后加入石灰等含钙原料，之前留下的渣系中含有CaO，SiO2，Fe2O3，P2O5，MgO，Al2O3等成分，新加入的CaO会逐渐被渣系中成分侵蚀，在氧化钙表层形成2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固熔体，然后铁水中P继续向渣中扩散，从而达到脱磷目的。然而，不同渣系会影响新氧化钙加入后的2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固熔体形成速率，从而决定了渣的脱磷能力。

目前在炉渣对氧化钙的反应性能的研究中，普遍采取将氧化钙添加到渣中观察溶解情况的方式，在文献《2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固熔体形成机理》(苏畅，于景坤，王洪章；东北大学学报(自然科学版)，2013，34(10)1434-1437)中提出检测方法是：先配制初渣样并装入刚玉坩埚中，然后放入加热炉中升温到预定温度，待炉渣充分熔化后，将预先压制好的CaO片插入炉渣中浸入一定时间后快速取出并空冷至室温；然后对样品进行研磨抛光，利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对试样进行观察和物相组成分析，观察反应界面，揭示了2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固熔体层的形成机理。文献《氧化钙颗粒在CaO-FeO-SiO2-P2O5体系炉渣中的溶解行为》(夏云进，李孝攀，李杰等；过程工程学报，2017，17(05)1041-1046)中提出了将氧化钙颗粒加到CaO-FeO-SiO2-P2O5体系炉渣中，研究不同时间对氧化钙溶解行为的影响，使用钢棒蘸取渣样，用氮气快速冷却，用树脂镶嵌打磨抛光后，用扫描电镜及能谱分析氧化钙的溶解情况；该实验方法需要对样品进行处理，然后通过扫描电镜观察氧化钙溶解反应情况，人为主观判断过程较多。

通过以上分析，现有技术虽然一定程度上能够检测氧化钙在渣中的溶解情况，但是，这些检测方法都是依靠实验者主观判断氧化钙被反应的情况，人为主观因素影响较大，不能快速、科学的检测出氧化钙在渣中的反应行为。

技术实现要素：

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中对氧化钙与炉渣反应性能检测的主观因素影响大、检测结果不准确的不足，提供了一种炉渣反应性能检测系统，采用将炉渣注入到氧化钙槽中，检测炉渣溶解一定厚度氧化钙所需的时间，通过物理信号变化判断反应到达设定位置，可以提高氧化钙溶于炉渣反应能力检测的准确性和检测效率。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种炉渣反应性能检测系统，包括炉体、反应单元和电信号检测仪，反应单元设置于炉体内测样管的下方，反应单元包括由侧边绝缘板和底部导电板围成的反应槽，反应槽内设有电极，电极穿过绝缘板与电信号检测仪相连，导电板与电信号检测仪相连。

更进一步地，导电板下方设置有压力检测仪。

更进一步地，还包括增压单元，该增压单元包括通气管，通气管的一侧设有补气管，通气管的一端延伸入反应槽内向内充气。

更进一步地，增压单元还包括螺旋活塞杆，螺旋活塞杆设置于通气管远离反应槽的一端并与通气管内壁螺旋配合。

更进一步地，反应单元外侧包覆设置有保温层。

更进一步地，测样管外侧设置有硅钼加热棒。

更进一步地，通气管上还设置有压力表。

更进一步地，炉体上还设置有控制面板。

更进一步地，反应单元上方设置有可打开关闭的封闭板。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种炉渣反应性能检测系统，反应槽内的电极穿过绝缘板与电信号检测仪相连，导电板与电信号检测仪相连，当反应槽内氧化钙片与炉渣发生侵蚀反应并熔穿时，电信号检测仪检测到电信号发生改变，以氧化钙片的厚度与反应时间之比为反应速率，即可表征炉渣溶解氧化钙的能力，此种通过物理信号的变化来判断反应到达设定位置的方法，有效避免了人位主观因素的影响，可以提高氧化钙溶于炉渣反应能力检测的准确性和检测效率，为转炉炼铁脱磷提供可靠造渣制度数据。

(2)本实用新型的一种炉渣反应性能检测系统，是将液态炉渣注入氧化钙中，检测炉渣溶解一定厚度氧化钙所需的时间，通过物理信号的变化来判断反应到达设定位置，电信号检测部件将复杂的化学相变过程转变为简单的图形线性变化，提高了检测的简便性，易于操作。

(3)本实用新型的一种炉渣反应性能检测系统，还包括增压单元，且导电板下方设置有用于检测承受压力的压力检测仪，压力检测仪时刻监测导电板承受的压力，通过增压单元的配合可以向反应槽内充气增压，增大氧化钙片承受的压力，可以实现在恒定压力下对氧化钙片进行稳压反应，保障氧化钙片反应速率一致，有效提高检测准确性。

(4)本实用新型的一种炉渣反应性能检测系统，增压单元通过旋转螺旋活塞杆使其可以挤压管内气体向反应槽内充气来实现增压效果，通过对螺旋活塞杆的不同调节，使反应槽内保持稳压状态，能有效避免因为炉渣加入质量的误差对反应的影响，且采用螺旋活塞杆进行增压调节，有助于精确控制增压量，防止反应槽内稳压状态出现较大波动，进一步保障检测准确性。

附图说明

图1为本发明的一种炉渣反应性能检测系统的结构示意图；

图2为本发明中反应单元的结构示意图。

示意图中的标号说明：

100、炉体；110、测样管；120、进料口；130、硅钼加热棒；140、保温层；

200、反应单元；210、绝缘板；220、导电板；230、反应槽；240、电极；

300、通气管；310、螺旋活塞杆；320、补气管；330、压力表；

400、压力检测仪；500、电信号检测仪；600、控制面板。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图对本实用新型作详细描述。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的一种炉渣反应性能检测系统，包括炉体100、反应单元200和电信号检测仪500，反应单元200设置于炉体100内测样管110的下方，反应单元200包括由侧边绝缘板210和底部导电板220围成的反应槽230，反应槽230内设有电极240，电极240设置于导电板220上方5-10mm，电极240穿过绝缘板210与电信号检测仪500相连，导电板220与电信号检测仪500相连，初始构成断路状态。

本实施例中绝缘板210可采用石英绝缘板，导电板220可采用石墨导电板，炉体100上还设置有控制面板600，用于控制各个操作开关，检测使用时在反应槽230内放置压好的厚度一致的氧化钙片，需要说明的是，氧化钙片为由研磨粉碎并筛选后的氧化钙粉末压制而成，压制成具有一定直径、统一厚度的氧化钙片，且氧化钙片的直径尺寸与反应槽230的直径尺寸相配合，将氧化钙片放置入反应槽230内后，再向槽内放入一定量的氧化钙粉末，并采用毛刷将粉末扫向氧化钙片边缘，使氧化钙粉末填充满氧化钙片与反应槽230内壁间的微小间隙，防止后续炉渣从氧化钙片边缘直接与导电板220接触；然后将配好的炉渣从进料口120送入测样管110内，测样管110外侧设置有硅钼加热棒130，按照设置好的升温程序进行升温将炉渣熔化，熔化后操作控制面板600上的开始键，测样管110底部开启，熔化的炉渣滴入反应槽230内，与氧化钙片接触，此时开始计时，电极240始终与炉渣接触，当氧化钙片被熔穿时，反应槽230内反应液与电极240、导电板220和电信号检测仪500构成的通路状态发生电信号突变，此时电信号检测仪500检测到电信号发生改变，此时停止计时，记录反应时间，以氧化钙片的厚度与反应时间之比为反应速率，即可表征炉渣溶解氧化钙的能力。

需要说明的是，针对炉渣反应性能的检测，传统检测方式是将氧化硅片投入炉渣，在一定时间后取出、冷却，再磨样进行扫描电镜分析，测量氧化钙与炉渣反应形成固溶体层的厚度，通过厚度判断反应效果；而本实施例则是在高温炉内，将液态炉渣注入氧化钙中，检测炉渣溶解一定厚度氧化钙所需的时间，通过物理信号的变化来判断反应到达设定位置，有效避免了人为主观因素的影响，且电信号检测部件将复杂的化学相变过程转变为简单的图形线性变化，提高了检测的简便性和准确性，进而可以为转炉炼铁脱磷提供可靠造渣制度数据。

实施例2

本实施例的一种炉渣反应性能检测系统，基本同实施例1，更进一步地，本实施例中导电板220下方设置有用于检测承受压力的压力检测仪400，压力检测仪400能够检测出导电板220承受的压力，实际检测时，通常检测多组不同炉渣试样对氧化钙片的反应性能，采用恒定质量的不同组炉渣对氧化钙片进行反应，但配好的多组恒定质量炉渣在分别经测样管110进行高温熔化和滴落的过程中，由于炉渣粘度大、密度大等原因，炉渣会粘附在测样管110内壁，导致实际进入反应槽230内的每组炉渣质量难以保持恒定，氧化钙片承受的压力难以保持恒定，而不同的压力变动会影响后续发生的侵蚀反应速率，影响检测准确性。

本实施例通过压力检测仪400和增压单元的配合则有效解决了以上难题，可以实现在恒定压力下对氧化钙片进行稳压反应，保障氧化钙片反应速率一致，有效提高检测准确性，具体地，反应单元200上方设置有可打开关闭的封闭板，即绝缘板210上设置有可以打开/封闭反应槽230的封闭板，打开该封闭板，则测样管110内的熔化炉渣可以进入反应槽230内，炉渣进入结束后则关闭该封闭板使反应槽230内形成密闭反应空间，增压单元则包括通气管300，通气管300的一侧设有连通的补气管320，通气管300的一端延伸入反应槽230内向内充气，通气管300远离反应槽230的一端设置有螺旋活塞杆310，螺旋活塞杆310与通气管300内壁螺旋配合，通过补气管320可以向通气管300内通入氮气或其他惰性气体，然后旋转螺旋活塞杆310使其可以挤压管内气体向反应槽230内充气增压，增大氧化钙片承受的压力。压力检测仪400时刻监测导电板220承受的压力，可以通过对螺旋活塞杆310的不同调节，使反应槽230内保持稳压状态，保障每组检测时氧化钙片承受的压力相同，炉渣与氧化钙片在稳压状态下均匀反应，能有效避免因为炉渣加入质量的误差对反应的影响，从而有效提高检测准确性。且本实施例采用螺旋活塞杆310进行增压调节，有助于精确控制增压量，防止反应槽230内稳压状态出现较大波动，进一步保障检测准确性。

本实施例中通气管300上还设置有压力表330，监测通气气体压力，反应单元200外侧包覆则设置有保温层140，对反应槽230进行有效保温，防止其快速降温出现凝固现象，影响反应正常进行，从而保障检测准确性。

本实施例中封闭板上还设置有泄压阀，通气管300上也设置有开关阀，当炉渣刚加入、封闭板封闭后，急速受热膨胀的气体可以通过泄压阀排出，而泄压阀关闭后则增压气体可以补入使反应槽230内维持稳压状态，在整个反应检测过程中均可以通过螺旋活塞杆310、泄压阀和开关阀的配合始终保持反应槽230内的稳压状态，从而保障检测准确性。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。