CN203981374U - 高炉炉缸铁水流动模拟装置 - Google Patents
高炉炉缸铁水流动模拟装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203981374U CN203981374U CN201420391507.XU CN201420391507U CN203981374U CN 203981374 U CN203981374 U CN 203981374U CN 201420391507 U CN201420391507 U CN 201420391507U CN 203981374 U CN203981374 U CN 203981374U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- glass container
- organic glass
- blast furnace
- molten iron
- top cover
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 11
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 6
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract 1
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 5
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Blast Furnaces (AREA)
Abstract
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。有机玻璃容器内置死料柱，上端设有带注水管及溶液加入口的顶盖，底部设有排水管，侧下部设有出水管，内壁支撑台上安放水流分配器，出水管根部安装检测头，检测头分别连接电导率测试仪及数据采集器。向有机玻璃容器内注水达到预定液位后，加入饱和KCl溶液，当测试电导率值与初始值相差2%时，计算得到容器内流体活塞区、死区以及全混合区体积比。本实用新型可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侵蚀提供了理论依据。
Description
技术领域
本实用新型属于高炉炼铁领域，尤其涉及一种高炉炉缸铁水流动模拟实验装置。
背景技术
炉缸是决定高炉寿命的关键部位。炉缸侵蚀大体上可以从传热学及流体力学出发来解释，熔融铁水的流动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，焦炭在此处堆积的疏松度为0.2～0.4，这种焦炭团块称为死料柱。在正常运行的高炉中，死料柱漂浮在铁水里，它可能接触炉底砖衬，也可能充满整个炉缸。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，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的寿命。
炉缸内由于存在死料柱，所以流动情况比较复杂，虽然高炉上有广泛的检测和监视设备，但炉缸内的流动情况是无法直接测定的，由于在冶炼过程中高炉炉缸炉底要不断受到1500～1600℃左右高温渣铁水的冲刷以及高温炉渣的化学侵蚀，其工作条件尤其恶劣。
要想解决上述问题，需要研究铁水在高炉炉缸内的流动状态，应用冶金模拟的手段可以计算出炉缸内流体的运动行为，使问题得到解决。
国内，在应用模拟手段对高炉炉缸底部铁水流动状态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底部铁水流动状态涉及的因素较多，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。国外在高炉炉缸铁水流动状态方面的物理模拟研究亦众说纷纭，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和互相印证，造成大量的重复研究和资源浪费。
公告号CN102279091A介绍了一种模拟高炉炉缸炉底铁水流动的实验装置及方法，通过建立高炉炉缸的物理模型，应用激光多普勒测速仪，得到炉缸内流体的平均流速，但由于受炉缸内死料柱的影响，该方法只能测得局部流体速度，并不能反映整个模型内流体的流动状态。
发明内容
本实用新型提供一种高炉炉缸铁水流动模拟装置，其目的旨在利用该装置模拟高炉炉缸铁水流动状态，以获得高炉炉缸内铁水的流动情况及参数，从而指导现场生产工艺的调整，有效减轻铁水对炉缸炉底的冲刷。
为此，本实用新型所采取的解决方案是：
一种高炉炉缸铁水流动模拟装置，其特征在于，包括有机玻璃容器、顶盖、水流分配器、电导率测试仪、数据采集器及死料柱；所述死料柱由金属框架、纱网和硬质球组成。圆筒形金属框架外圆周及底部均安设有纱网，纱网内装填硬质球；在圆筒形有机玻璃容器内壁上部等间距固定有至少3个倒“L”形支撑台，支撑台内侧下部开有直径8～15mm的圆孔，圆孔内通过螺纹连接有固定杆，支撑台上面安放有圆形水流分配器，水流分配器上均匀分布700～750个直径为1～3mm小孔；有机玻璃容器上端设有顶盖，顶盖中间设有溶液加入口，顶盖一侧连接注水管；在有机玻璃容器外壁垂直方向标注有以毫米为单位的刻度，有机玻璃容器内且与其同心设置有模拟用死料柱，有机玻璃容器底部设有排水管，侧下部均布有至少2个出水管，出水管根部装有检测头，检测头通过导线连接电导率测试仪，电导率测试仪与数据采集器相连。
所述硬质球为两种空心球体，直径分别为30～50mm与8～15mm。
所述有机玻璃容器上沿与顶盖连接部位设有密封圈。
所述固定杆的长度为10～15mm。
所述出水管设置在有机玻璃容器底面向上220～320mm位置。
所述死料柱装填硬质球后的空隙度为0.3～0.4。
所述圆筒形有机玻璃容器尺寸为：高1000～1050mm，直径为1000～1100mm。
所述圆筒形金属框架尺寸为：高800～850mm，直径为850～900mm。
本实用新型高炉炉缸铁水流动的模拟方法为：
1、通过注水管从顶盖向有机玻璃容器内注水，水流经过水流分配器均匀滴落到死料柱上方，当液位达到400～420mm后，打开出水管，降低注入水流量，使液面保持稳定。
2、通过顶盖溶液加入口瞬时加入1000ml饱和KCl示踪溶液，同时在出水口处进行液体电导率测试并采集数据。
3、当测试电导率值与初始值相差2%时，认为示踪剂完全流出，一组模拟实验结束。
4、将采集的数据代入流动区体积比计算公式（1）～（7），流动区体积比计算公式如下：
活塞区体积比：
Vp=(θmin+θmax)/2 （1）
死区的体积比：
Vd=1-θAV （2）
全混合区体积比：
Vm=1-Vp-Vd （3）
式中：θmin为示踪剂开始出现时的无因次时间；
θmin=tmin/ta （4）
θmax为示踪剂达到最大浓度时的无因次时间；
θmax=tmax/ta （5）
ta 为示踪剂在模型内的理论停留时间；
ta=[中间罐液体总容积(V)]/[液体体积流量(Qm)] （6）
tmin为示踪剂开始响应时间；
tmax为示踪剂浓度达到最大响应时间；
tm 为示踪剂在模型内的平均停留时间；
θAV为示踪剂平均浓度时的无因次时间；
θAV= tm/ta （7）
计算后得到容器内流体的活塞区、死区以及全混合区所占体积比，从而得到容器内流体区域的流动状态。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型经对生产现场3200m3高炉炉缸进行的1:12比例的仿真模拟，对于高炉炉缸内死料柱漂浮状态，以及出铁口高度变化对炉缸内铁水流动的影响，都进行了有效的模拟研究，通过该套模拟实验装置指导现场生产工艺调整，可有效减轻炉缸内铁水对炉缸壁以及炉缸底部的冲刷侵蚀，为高炉长寿提供了基础理论依据。
附图说明
图1是高炉炉缸铁水流动模拟装置结构剖面图。
图中：排水管1、有机玻璃容器2、硬质球3、金属框架4、固定杆5、注水管6、顶盖7、溶液加入口8、水流分配器9、垫圈10、支撑台11、死料柱12、出水管13、检测头14、电导率测试仪15、数据采集器16。
具体实施方式
由图1可见，本实用新型高炉炉缸铁水流动模拟装置主要是由有机玻璃容器2、顶盖7、水流分配器9、电导率测试仪15、数据采集器16及死料柱12所构成。
死料柱12则由硬质球3、金属框架4以及纱网组成，金属框架4高820mm，直径为880mm。在圆筒形金属框架4的外圆周及底部均安设有纱网，纱网内装填满直径分别为30mm和10mm两种空心球体的硬质球3，其中直径为30mm空心球为1927个，直径为10mm空心球为33500个，控制模拟死料柱12的空隙度为0.35。有机玻璃容器2为一圆筒形，其高度为1039mm，直径为1080mm。在有机玻璃容器2的内壁上部等间距固定有4个倒“L”形支撑台11，支撑台11的长度为120mm，支撑台11顶端至有机玻璃容器2上端的高度为50mm，同时分别在每个支撑台的内侧下部距底部25mm和45mm处开有直径10mm的小孔，用于设置固定杆5，固定杆5的直径为10mm，其长度为15mm，通过螺纹固定在支撑台11上，用于限定金属框架4漂浮高度，设置在有机玻璃容器2下部的出水管13自有机玻璃容器2底面向上的高度为280mm。支撑台11上面安放有圆形水流分配器9，水流分配器9上均匀分布726个直径为1mm的小孔，使水流可以从顶盖7均匀流至死料柱12上面。
有机玻璃容器2的上端设有顶盖7，顶盖7中间安设有溶液加入口8，顶盖7的一侧连接有一根注水管6。在有机玻璃容器2外壁垂直方向标注有以毫米为单位的刻度，有机玻璃容器2内且与其同心设置有模拟用死料柱12，有机玻璃容器2底部设有排水管1，侧下部均布有4个出水管13，出水管13根部装有检测头14，检测头14通过导线连接电导率测试仪15，电导率测试仪15与数据采集器16相连。
Claims (8)
1.一种高炉炉缸铁水流动模拟装置，其特征在于，包括有机玻璃容器、顶盖、水流分配器、电导率测试仪、数据采集器及死料柱；所述死料柱由金属框架、纱网和硬质球组成，圆筒形金属框架外圆周及底部均安设有纱网，纱网内装填硬质球；在圆筒形有机玻璃容器内壁上部等间距固定有至少3个倒“L”形支撑台，支撑台内侧下部开有直径8～15mm的圆孔，圆孔内通过螺纹连接有固定杆，支撑台上面安放有圆形水流分配器，水流分配器上均匀分布700～750个直径为1～3mm小孔；有机玻璃容器上端设有顶盖，顶盖中间设有溶液加入口，顶盖一侧连接注水管；在有机玻璃容器外壁垂直方向标注有以毫米为单位的刻度，有机玻璃容器内且与其同心设置有模拟用死料柱，有机玻璃容器底部设有排水管，侧下部均布有至少2个出水管，出水管根部装有检测头，检测头通过导线连接电导率测试仪，电导率测试仪与数据采集器相连。
2.根据权利要求1所述的高炉炉缸铁水流动模拟装置，其特征在于，所述硬质球为两种空心球体，直径分别为30～50mm与8～15mm。
3.根据权利要求1所述的高炉炉缸铁水流动模拟装置，其特征在于，所述有机玻璃容器上沿与顶盖连接部位设有密封圈。
4.根据权利要求1所述的高炉炉缸铁水流动模拟装置，其特征在于，所述固定杆的长度为10～15mm。
5.根据权利要求1所述的高炉炉缸铁水流动模拟装置，其特征在于，所述出水管设置在有机玻璃容器底面向上220～320mm位置。
6.根据权利要求1所述的高炉炉缸铁水流动模拟装置，其特征在于，所述死料柱装填硬质球后的空隙度为0.3～0.4。
7.根据权利要求1所述的高炉炉缸铁水流动模拟装置，其特征在于，所述圆筒形有机玻璃容器尺寸为：高1000～1050mm，直径为1000～1100mm。
8.根据权利要求1所述的高炉炉缸铁水流动模拟装置，其特征在于，所述圆筒形金属框架尺寸为：高800～850mm，直径为850～900mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420391507.XU CN203981374U (zh) | 2014-07-16 | 2014-07-16 | 高炉炉缸铁水流动模拟装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420391507.XU CN203981374U (zh) | 2014-07-16 | 2014-07-16 | 高炉炉缸铁水流动模拟装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203981374U true CN203981374U (zh) | 2014-12-03 |
Family
ID=51978804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420391507.XU Expired - Fee Related CN203981374U (zh) | 2014-07-16 | 2014-07-16 | 高炉炉缸铁水流动模拟装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203981374U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105277334A (zh) * | 2014-07-16 | 2016-01-27 | 鞍钢股份有限公司 | 一种高炉炉缸铁水流动模拟装置及方法 |
| CN106929615A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-07-07 | 安徽工业大学 | 一种高炉炉缸数值模拟与解析***及其控制方法 |
-
2014
- 2014-07-16 CN CN201420391507.XU patent/CN203981374U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105277334A (zh) * | 2014-07-16 | 2016-01-27 | 鞍钢股份有限公司 | 一种高炉炉缸铁水流动模拟装置及方法 |
| CN106929615A (zh) * | 2017-04-13 | 2017-07-07 | 安徽工业大学 | 一种高炉炉缸数值模拟与解析***及其控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN206089789U (zh) | 真空炉主机、真空渗碳炉 | |
| CN204269498U (zh) | 一种压铸模具材料热疲劳性能测试装置 | |
| CN203981374U (zh) | 高炉炉缸铁水流动模拟装置 | |
| CN106319436A (zh) | 真空渗碳炉及使用其的渗碳方法 | |
| CN205275623U (zh) | 一种高炉炉缸死料柱的模拟装置 | |
| CN105277334A (zh) | 一种高炉炉缸铁水流动模拟装置及方法 | |
| CN104458474B (zh) | 一种压铸模热疲劳测试装置 | |
| CN202730159U (zh) | 高炉炉体膨胀测量装置 | |
| CN102279091B (zh) | 一种模拟高炉炉缸炉底铁水流动的实验装置及方法 | |
| CN102590480B (zh) | 土工离心机试验舱的喷淋水幕式冷却装置 | |
| CN103697696B (zh) | 模拟高炉固液气三相运行实验装置及方法 | |
| CN105779672B (zh) | 一种用于控制液态熔渣流量的塞棒 | |
| CN204314265U (zh) | 铁矿石还原性测试装置 | |
| CN103964673B (zh) | 一种平板玻璃熔窑池壁易侵蚀部位冷却方法 | |
| Shao | Model-based estimation of liquid flows in the blast furnace hearth and taphole | |
| CN101307386B (zh) | 矿热炉冶炼钛渣的冶炼方法及其装置 | |
| CN204039433U (zh) | 一种转炉氧枪枪位测量装置 | |
| CN106556549B (zh) | 一种炼油厂常压蒸馏塔塔顶结垢速率测试的方法和装置 | |
| CN103743235A (zh) | 一种无芯气压保温浇注炉 | |
| CN202110043U (zh) | 高炉冷却设备泄露检测装置 | |
| CN106018756A (zh) | 一种底部补水、控温的保温试验箱 | |
| CN202880842U (zh) | 一种调温显温滴液漏斗 | |
| CN204228551U (zh) | 油井管柱冲蚀高温腐蚀共同作用测量装置 | |
| CN204085997U (zh) | 一种节水型火花光谱仪用试样冷却装置 | |
| CN208320505U (zh) | 一种溶解槽搅拌装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141203 Termination date: 20200716 |