CN105894944B - 一种采用固体示踪剂模拟钢液喂钙线的实验方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用固体示踪剂模拟钢液喂钙线的实验方法及装置，将液体示踪剂和NaHCO3混合均匀后冷冻为固体示踪剂；采用有机玻璃制作钢包模型，称为玻璃钢包，玻璃钢包内加入酸性水溶液；升降装置带动示踪剂加入装置的加药筒体垂直***玻璃钢包的酸性水溶液中，将固体示踪剂加入到加药筒体中与酸性水溶液接触；固体示踪剂首先熔化，然后其中的NaHCO3与酸性水溶液发生反应产生气体，该过程用于模拟钢液喂钙线过程中钙线的熔化及汽化过程；观察实验现象，记录实验数据。本发明采用的实验过程更加接近于实际生产的物理化学过程，使模拟实验所得到的数据更加精确；且实验装置结构简单，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢液喂钙线模拟实验方法，尤其涉及一种采用固体示踪剂模拟钢液喂钙线的实验方法及装置。
背景技术
炼钢过程中采用喂线工艺的主要目的是为了钢水脱氧、进行合金化成分调整、夹杂物变性及金属处理，也可用于铁水脱硫、钢水脱氧等用途。喂线是一种经济有效的二次精练技术，其具有的优点是：1)冶金反应速度快，操作难度低；2)能够准确计算出芯线的长度，调整精确；3)故障比率低，喂线工艺效率高。
上世纪90年代后期以来，喂线技术在铸铁生产中的应用己经十分成熟，我国喂线技术始于1991年。尽管我国在喂线技术的研究与应用方面起步较国外晚，但是已经取得了巨大的进步和进展，有的方面甚至超过发达国家的水平。
然而，钢包是一个非透明容器，又伴随着高温，喂线过程不能在任何监视下进行，丝线进入钢液之后的温度变化及其分布情况至今尚未完全弄清。随着喂线技术在金属冶炼行业大规模的应用，人们对于金属线的收得率和金属气化后在钢包中的均匀程度提出了更高的要求，如何提高金属的收得率、提高金属气体的均匀度已成为国内外学者与研究人员关注的热点。
所谓模拟(也称仿真)，是指不直接研究现象或过程本身，而是用与这些现象或过程相似的模型来进行研究的一种方法。模拟分为物理模拟与数学模拟两类。物理模拟是在不同规模上再现某个现象，分析其物理特性和线性尺度的影响，可对所研究的过程进行直接实验。物理模拟法采用缩小比例或简化条件的实验模型来代替对原型进行研究，其研究过程必须保证同原型在物理本质上的一致性和几何相似。模型实验较原型实验周期短、费用省，便于进行机理研究和定量测量。
目前模拟钢液喂钙线进行实验的方法一般采用有机玻璃模型来模拟钢包，用水来模拟钢水，并且采用液体示踪剂来模拟Ca在钢液中的运动规律。但是钢液喂钙线的过程还包括熔化及汽化过程，该过程对Ca在钢液中的扩散及混匀都有着一定的影响。
专利公开号(公告号)为CN 201096608的中国专利公开了“一种液体示踪剂加入装置”，用来解决在水模实验过程中伴有的示踪剂加入稳定性差的实际问题，其结构简单，广泛用于冶金水模实验过程，但是该装置在加入示踪剂后，其液体示踪剂不具有熔化现象，不能更好的模拟现实生产中钢液喂钙线的条件。
专利公开号(公告号)为CN 203365104U的中国专利公开了“一种并联式示踪剂加入器”，能够实现多个特征参数的检测，其试验效率得到极大提高。但是该装置同样没有解决液体示踪剂加入后缺少汽化及液化现象的问题，也不能更好的模拟现实生产的条件。
所以，为了更好地解决涉及到示踪剂熔化、汽化过程的实际问题，尤其适用在钢包喂钙线的水模领域，需要一种能够全面描述示踪剂熔化及汽化过程的实验方法和装置。
发明内容
本发明提供了一种采用固体示踪剂模拟钢液喂钙线的实验方法及装置，将NaHCO3加入液体示踪剂内冷冻后制成固体示踪剂，通过固体示踪剂的熔化及其与酸性水溶液的气化反应模拟钙线在钢液中的熔化及汽化过程；实验过程更加接近于实际生产的物理化学过程，使模拟实验所得到的数据更加精确。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种采用固体示踪剂模拟钢液喂钙线的实验方法，包括如下步骤：
1)制作固体示踪剂；将液体示踪剂和NaHCO3按重量比：1:0.02～0.2的比例混合均匀，将混合液冷冻为棒状固体示踪剂；
2)采用有机玻璃制作钢包模型，称为玻璃钢包，玻璃钢包内加入酸性水溶液；玻璃钢包上部设示踪剂加入装置，示踪剂加入装置设升降装置；
3)启动升降装置带动示踪剂加入装置的加药筒体垂直***玻璃钢包的酸性水溶液中，加药筒体底端调节到所需位置及高度后，将固体示踪剂加入到加药筒体中，并通过加药筒体底部出口与酸性水溶液接触；
4)与酸性水溶液接触后，固体示踪剂首先熔化，然后其中的NaHCO3与酸性水溶液发生反应产生气体，该过程用于模拟钢液喂钙线过程中钙线的熔化及汽化过程；
5)观察固体示踪剂在酸性水溶液中扩散及混匀现象，并记录其模拟熔化、汽化过程的时间及固体示踪剂与酸性水溶液完全混匀的时间。
用于实现一种采用固体示踪剂模拟钢液喂钙线的实验方法的实验装置，包括玻璃钢包及示踪剂加入装置；所述玻璃钢包为有机玻璃制成的钢包模型，用于盛装酸性水溶液；示踪剂加入装置由依次连接的升降装置、悬臂架及加药筒体组成，加药筒体通过悬臂架悬设在玻璃钢包上方，并可在升降装置带动下升降移动；加药筒体用于盛放固体示踪剂，其内径与固体示踪剂的外径相适应；加药筒体上部设加药口，底部设出口。
所述加药筒体底部出口处设金属网。
所述加药筒体竖直设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)将NaHCO3加入液体示踪剂内冷冻后制成固体示踪剂，通过固体示踪剂的熔化及其与酸性水溶液的气化反应模拟钙线在钢液中的熔化及汽化过程；实验过程更加接近于实际生产的物理化学过程，使模拟实验所得到的数据更加精确。
2)实验装置结构简单，操作方便。
附图说明
图1是本发明所述采用固体示踪剂模拟钢液喂钙线的实验装置的结构示意图。
图中：1.玻璃钢包2.酸性水溶液3.升降装置4.悬臂架5.固体示踪剂6.加药筒体7.金属网
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
本发明所述一种采用固体示踪剂模拟钢液喂钙线的实验方法，包括如下步骤：
1)制作固体示踪剂5；将液体示踪剂和NaHCO3按重量比：1:0.02～0.2的比例混合均匀，将混合液冷冻为棒状固体示踪剂；
2)采用有机玻璃制作钢包模型，称为玻璃钢包1，玻璃钢包1内加入酸性水溶液2；玻璃钢包1上部设示踪剂加入装置，示踪剂加入装置设升降装置3；
3)启动升降装置3带动示踪剂加入装置的加药筒体6垂直***玻璃钢包1的酸性水溶液2中，加药筒体6底端调节到所需位置及高度后，将固体示踪剂5加入到加药筒体6中，并通过加药筒体6底部出口与酸性水溶液2接触；
4)与酸性水溶液2接触后，固体示踪剂5首先熔化，然后其中的NaHCO3与酸性水溶液发生反应产生气体，该过程用于模拟钢液喂钙线过程中钙线的熔化及汽化过程；
5)观察固体示踪剂5在酸性水溶液2中扩散及混匀现象，并记录其模拟熔化、汽化过程的时间及固体示踪剂5与酸性水溶液2完全混匀的时间。
如图1所示，本发明所述用于实现一种采用固体示踪剂模拟钢液喂钙线的实验方法的实验装置，包括玻璃钢包1及示踪剂加入装置；所述玻璃钢包1为有机玻璃制成的钢包模型，用于盛装酸性水溶液2；示踪剂加入装置由依次连接的升降装置3、悬臂架4及加药筒体6组成，加药筒体6通过悬臂架4悬设在玻璃钢包1上方，并可在升降装置3带动下升降移动；加药筒体6用于盛放固体示踪剂5，其内径与固体示踪剂5的外径相适应；加药筒体6上部设加药口，底部设出口。
所述加药筒体6底部出口处设金属网7。
所述加药筒体6竖直设置。
以下实施例在以本发明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，但本发明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1】
按所述实验方法的步骤1)～5)操作，固体示踪剂由液体示踪剂和NaHCO3按重量比：1:0.02的比例混合制成；将固体示踪剂加入装置的加药筒体调整到玻璃钢包的中心位置，固体示踪剂的长度为1米，加药筒体***酸性水溶液中的深度为1.5米；观察记录实验过程，固体示踪剂模拟熔化及汽化过程的时间为30分钟，固体示踪剂与酸性水溶液完全混匀时间为40分钟。
【实施例2】
按所述实验方法的步骤1)～5)操作，固体示踪剂由液体示踪剂和NaHCO3按重量比：1:0.1的比例混合制成；将固体示踪剂加入装置的加药筒体调整到玻璃钢包的中心位置，固体示踪剂的长度为0.8米，加药筒体***酸性水溶液中的深度为1.2米；观察记录实验过程，固体示踪剂模拟熔化及汽化过程的时间为25分钟，固体示踪剂与酸性水溶液完全混匀时间为30分钟。
【实施例3】
按所述实验方法的步骤1)～5)操作，固体示踪剂由液体示踪剂和NaHCO3按重量比：1:0.2的比例混合制成；将固体示踪剂加入装置的加药筒体调整到玻璃钢包的中心位置，固体示踪剂的长度为0.5m，加药筒体***酸性水溶液中的深度为1.0米；观察记录实验过程，固体示踪剂模拟熔化及汽化过程的时间为10分钟，固体示踪剂与酸性水溶液完全混匀时间为20分钟。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种采用固体示踪剂模拟钢液喂钙线的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制作固体示踪剂；将液体示踪剂和NaHCO3按重量比1:0.02～0.2的比例混合均匀，将混合液冷冻为棒状固体示踪剂；
2)采用有机玻璃制作钢包模型，称为玻璃钢包，玻璃钢包内加入酸性水溶液；玻璃钢包上部设示踪剂加入装置，示踪剂加入装置设升降装置；
3)启动升降装置带动示踪剂加入装置的加药筒体垂直***玻璃钢包的酸性水溶液中，加药筒体底端调节到所需位置及高度后，将固体示踪剂加入到加药筒体中，并通过加药筒体底部出口与酸性水溶液接触；
4)与酸性水溶液接触后，固体示踪剂首先熔化，然后其中的NaHCO3与酸性水溶液发生反应产生气体，该过程用于模拟钢液喂钙线过程中钙线的熔化及汽化过程；
5)观察固体示踪剂在酸性水溶液中扩散及混匀现象，并记录其模拟熔化、汽化过程的时间及固体示踪剂与酸性水溶液完全混匀的时间。
2.用于实现权利要求1所述实验方法的一种采用固体示踪剂模拟钢液喂钙线的实验装置，其特征在于，包括玻璃钢包及示踪剂加入装置；所述玻璃钢包为有机玻璃制成的钢包模型，用于盛装酸性水溶液；示踪剂加入装置由依次连接的升降装置、悬臂架及加药筒体组成，加药筒体通过悬臂架悬设在玻璃钢包上方，并可在升降装置带动下升降移动；加药筒体用于盛放固体示踪剂，其内径与固体示踪剂的外径相适应；加药筒体上部设加药口，底部设出口。
3.根据权利要求2所述的一种采用固体示踪剂模拟钢液喂钙线的实验装置，其特征在于，所述加药筒体底部出口处设金属网。
4.根据权利要求2所述的一种采用固体示踪剂模拟钢液喂钙线的实验装置，其特征在于，所述加药筒体竖直设置。
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