一种用于模拟高炉炉缸熔融铁水滴落的装置的制作方法

本实用新型涉及高炉炼铁模拟试验装置，尤其涉及一种用于模拟高炉炉缸熔融铁水滴落的装置。

背景技术：

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，这种焦炭团块称为死料柱。炉缸盛满渣铁水情况下，受死料柱及出铁过程的影响，渣铁水直接冲击炉缸炉底热面，难以在炉缸炉底热面形成稳定的速度及温度边界层。为了减少或避免炙热渣铁水对炉缸炉底的冲刷，就需要研究导致炉缸内部渣铁水流动的原因，以延长高炉炉缸炉底寿命。

除了熔融铁水流对炉缸炉底的冲刷侵蚀外，熔融铁水从高炉上部的滴落过程对于高炉炉缸内部渣铁水流动也有显著影响，因此，有必要对高炉生产过程中熔融铁水的滴落过程进行研究。由于高炉内部1500～1600℃左右高温，工作条件恶劣，无法实施监测，只能利用物理模拟的手段对熔融铁水在高炉炉缸中的滴落过程进行研究。

目前国内对于应用模拟手段对高炉炉缸熔融铁水滴落过程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熔融铁水的滴落过程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。

公告号为CN203981374U的中国专利公开了“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，了解高炉炉缸内死料柱漂浮状态，为减轻铁水对炉缸壁及缸底的冲刷提供了理论依据。但是该装置并不能充分反映熔融铁水的滴落过程，当流量控制在较低的情况下，会出现熔融铁水从模型顶端滴落不均匀的现象，当熔融铁水不均匀滴落至死料柱，对炉缸内铁水的流动会产生不利影响，不能充分反映高炉生产的实际情况，造成模拟失真。

公告号为CN102925601A的中国专利，公开了“一种含铁炉料高温软熔滴落特性的评价方法”，包括含铁炉料软熔滴落温度区间的划分，各区间的性能特征值的计算方法以及对含铁炉料软熔滴落性能的评价，能为含铁炉料高温软熔滴落特性的评价提供技术指导和支持。有助于评价高炉新型炉料的熔滴性能及其对高炉软熔带的影响，对高炉上部调剂具有指导意义。但是该发明对熔融铁水的滴落过程并未做相关描述与介绍。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种用于模拟高炉炉缸熔融铁水滴落的装置，能够准确的模拟高炉炉缸内熔融铁水的滴落过程，使高炉炉缸内的铁水流动模拟更加真实，用于指导现场生产工艺调整，可以达到延长高炉炉缸炉底寿命的目的。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种用于模拟高炉炉缸熔融铁水滴落的装置，包括炉缸模型，所述炉缸模型由圆筒形透明容器、密封顶盖和设于圆筒形透明容器中的模拟死料柱组成；所述密封顶盖包括圆盘顶盖、一层水流分配器和二层水流分配器；一层水流分配器和二层水流分配器依次设置在圆盘顶盖的下方，其上分别设有密布的小孔；圆盘顶盖的中部设有注水口。

所述圆盘顶盖、一层水流分配器和二层水流分配器均为有机玻璃制成，一层水流分配器、二层水流分配器与圆盘顶盖之间均为焊接连接。

所述一层水流分配器和二层水流分配器均由直筒段和水流均布平面组成，二层水流分配器套装在一层水流分配器的外侧；一层水流分配器和二层水流分配器的直筒段顶部分别与圆盘顶盖焊接固定，水流均布平面上均匀设有小孔。

所述小孔的直径为1.5～3mm。

所述注水口由白钢管制成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

采用本实用新型所述装置能够对于高炉炉缸内熔融铁水的滴落过程，以及其对高炉炉缸内铁水流动的影响进行真实有效的模拟研究，进而指导现场生产工艺调整，有效减轻炉缸内铁水对炉缸壁以及炉缸底部的冲刷侵蚀，为长寿高炉的研发提供基础理论依据。

附图说明

图1是本实用新型所述用于模拟高炉炉缸熔融铁水滴落的装置的结构示意图。

图2是本实用新型所述密封顶盖的结构示意图。

图3是图2中的A-A视图。

图4是图2中的B-B视图。

图中：1.圆筒形透明容器 2.密封顶盖 21.圆盘顶盖 22.注水口 23.一层水流分配器 24.二层水流分配器 3.模拟死料柱

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本实用新型所述一种用于模拟高炉炉缸熔融铁水滴落的装置，包括炉缸模型，所述炉缸模型由圆筒形透明容器1、密封顶盖2和设于圆筒形透明容器1中的模拟死料柱3组成；如图2-图4所示，所述密封顶盖2包括圆盘顶盖21、一层水流分配器23和二层水流分配器24；一层水流分配器23和二层水流分配器24依次设置在圆盘顶盖21的下方，其上分别设有密布的小孔；圆盘顶盖21的中部设有注水口22。

所述圆盘顶盖21、一层水流分配器23和二层水流分配器24均为有机玻璃制成，一层水流分配器23、二层水流分配器24与圆盘顶盖21之间均为焊接连接。

所述一层水流分配器23和二层水流分配器24均由直筒段和水流均布平面组成，二层水流分配器24套装在一层水流分配器23的外侧；一层水流分配器23和二层水流分配器24的直筒段顶部分别与圆盘顶盖21焊接固定，水流均布平面上均匀设有小孔。

所述小孔的直径为1.5～3mm。

所述注水口22由白钢管制成。

以下实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

采用本实用新型所述一种用于模拟高炉炉缸熔融铁水滴落的装置对3200m³高炉炉缸进行了1:12比例的仿真模拟。

用于实现高炉炉缸熔融铁水滴落模拟的主要部件为密封顶盖2，其由圆盘顶盖21、一层水流分配器23和二层水流分配器24组成。密封顶盖21设置于圆筒形透明容器1顶部、模拟死料柱3的上方。

在模拟高炉炉缸铁水流动的过程中，水流通过注水口22进入密封顶盖21内，通过一层水流分配器23、二层水流分配器24的两级分配后，均匀滴落到模拟死料柱3的上方；采用该装置模拟高炉炉缸熔融铁水的滴落过程，可以保证滴落过程的均匀性，使模拟精准度得到提高。

所述圆盘顶盖21、一层水流分配器23、二层水流分配器24均由有机玻璃加工制成，通过塑料焊枪焊接固定在一起。

所述圆盘顶盖21直径为1254mm，在圆盘顶盖21上设有直径为32mm的注水口22，注水口22由白钢管制成，固定在圆盘顶盖21的中心。

所述一层水流分配器23的水流均布平面上，均匀分布有288个直径为2mm的小孔，水流由圆盘顶盖21注水口22注入后，首先经过一层水流分配器23分配后流入二层水流分配器24。

所述二层水流分配器24的水流均布平面上，均匀分布有730个直径为1mm的小孔，由一层水流分配器23初步分配后的水流再经过二层水流分配器24进一步均匀分布，可以保证水流较小时滴落的均匀性。

本实施例的模拟试验中，控制出铁口流量为110L/h，炉缸内液位为410mm，模拟死料柱3的孔隙度为0.35，经过计算，可以得到更加真实的高炉炉缸内铁水的流动状态。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。