一種利用電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐渣泡沫化程度的實(shí)驗(yàn)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶煉技術(shù)，尤其涉及渣泡沫化檢測(cè)方法，具體涉及利用電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐渣泡沫化程度的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]冶金爐渣泡沫化現(xiàn)象的研宄是與40年代后鋼鐵冶金工藝的發(fā)展密切聯(lián)系。平爐煉鋼工作者第一次認(rèn)識(shí)到冶金爐渣泡沫化現(xiàn)象；LD轉(zhuǎn)爐和頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐工藝的開(kāi)發(fā)，促使人們對(duì)爐渣-金屬液滴-氣體三相乳化和爐渣-氣體的泡沫化現(xiàn)象進(jìn)行了深入研宄；隨著鐵水預(yù)處理工藝的開(kāi)發(fā)，鐵水罐中也出現(xiàn)了爐渣泡沫化現(xiàn)象，以及超高功率電弧爐冶煉工藝中與長(zhǎng)弧操作相匹配的泡沫渣均促使人們對(duì)泡沫渣現(xiàn)象進(jìn)行研宄；尤其在80年代中期，世界范圍性地興起對(duì)鐵浴反應(yīng)器中(熔融還原煉鐵工藝)的泡沫渣進(jìn)行研宄，使研宄達(dá)到高潮。
[0003]在高爐冶煉釩鈦磁鐵礦過(guò)程中，當(dāng)配加普通礦減少到一定程度，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的爐內(nèi)泡沫化問(wèn)題，嚴(yán)重影響高爐順行。自上世紀(jì)80年代開(kāi)始，冶金工作者對(duì)高爐冶煉釩鈦磁鐵礦泡沫化問(wèn)題進(jìn)行了大量的研宄。
[0004]根據(jù)相關(guān)資料，爐渣具有明顯的離子導(dǎo)電性。過(guò)去研宄爐渣泡沫化有低溫模擬法、高溫實(shí)驗(yàn)法。低溫模擬法可以方便直觀的監(jiān)測(cè)泡沫化程度。但是高溫實(shí)驗(yàn)中，如何表征爐渣的泡沫化程度一直是個(gè)很棘手的問(wèn)題:有通過(guò)X光透視法來(lái)監(jiān)測(cè)泡沫化的，但是這種方法成本很高、系統(tǒng)十分復(fù)雜；有通過(guò)電接觸法來(lái)監(jiān)測(cè)泡沫高度的，但這種方法不能實(shí)時(shí)記錄發(fā)泡高度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種方法簡(jiǎn)單、能實(shí)時(shí)檢測(cè)爐渣泡沫動(dòng)態(tài)、且監(jiān)測(cè)結(jié)果可靠的爐渣泡沫化程度的檢測(cè)裝置及方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種利用電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐渣泡沫化程度的實(shí)驗(yàn)裝置，包括輸氣裝置、反應(yīng)裝置、溫度控制裝置、電流檢測(cè)裝置和數(shù)據(jù)分析裝置；所述反應(yīng)裝置具有反應(yīng)空腔，所述反應(yīng)空腔內(nèi)設(shè)有盛放爐渣的坩禍，輸氣裝置的出氣口通過(guò)導(dǎo)氣管與反應(yīng)空腔連通；所述溫度控制裝置包括溫度控制柜、熱電偶和加熱裝置；所述加熱裝置設(shè)置在反應(yīng)空腔外側(cè)，熱電偶的檢測(cè)端設(shè)置在反應(yīng)空腔內(nèi)，熱電偶的數(shù)據(jù)輸出端與溫度控制柜的信號(hào)輸入端連接，溫度控制柜的信號(hào)輸入端與加熱裝置的控制信號(hào)輸入端連接；所述電流檢測(cè)裝置包括耐高溫導(dǎo)電棒，直流電源和電流表；耐高溫導(dǎo)電棒的一端設(shè)置在坩禍內(nèi)，另一端通過(guò)導(dǎo)線與直流電源連接構(gòu)成閉合回路，電流表串聯(lián)在該閉合回路中；所述數(shù)據(jù)分析裝置通過(guò)電流表的讀數(shù)反映坩禍內(nèi)爐渣發(fā)泡的高度。
[0007]作為優(yōu)化，所述反應(yīng)裝置為高溫硅鉬爐，所述熱電偶的檢測(cè)端設(shè)置在坩禍外側(cè)的底部。
[0008]作為優(yōu)化，所述電流檢測(cè)裝置中的直流電源包括整流單元、電壓測(cè)量單元和電壓輸出單元，整流單元和電壓輸出單元依次連接，電壓測(cè)量單元并聯(lián)在電壓輸出單元的兩端；所述耐高溫導(dǎo)電棒與直流電源的電壓輸出單元連接形成閉合回路；所述直流電源的整流單元與交流電源連接。
[0009]作為優(yōu)化，所述電流表為可編程數(shù)顯電流表，其讀數(shù)輸出端與數(shù)據(jù)分析裝置的數(shù)據(jù)輸入端連接。
[0010]一種利用電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐渣泡沫化程度的方法，應(yīng)用上述的實(shí)驗(yàn)裝置，檢測(cè)的步驟包括:
51:配置爐渣；
52:向高溫硅鉬爐的反應(yīng)空腔內(nèi)通入保護(hù)氣體以排除反應(yīng)空腔內(nèi)的所有空氣，通過(guò)加熱裝置加熱坩禍；
53:當(dāng)坩禍溫度達(dá)到反應(yīng)溫度Q2時(shí)，取出坩禍并將步驟SI配置好的爐渣放入坩禍中，然后將坩禍放回反應(yīng)空腔內(nèi)，并迅速蓋好高溫硅鉬爐，該過(guò)程中持續(xù)輸入保護(hù)氣體；
54:通過(guò)加熱裝置繼續(xù)給坩禍加熱，確保坩禍的溫度恒定在反應(yīng)溫度區(qū)間Q2-Q3，當(dāng)溫度控制柜獲知的熱電偶傳輸?shù)臏囟刃盘?hào)值大于反應(yīng)溫度區(qū)間的溫度上限Q3時(shí)，溫度控制柜通過(guò)向加熱裝置發(fā)送停止指令，控制其停止加熱；當(dāng)溫度控制柜獲知的熱電偶傳輸?shù)臏囟刃盘?hào)值小于反應(yīng)溫度區(qū)間的溫度下限Q2時(shí)，溫度控制柜通過(guò)向加熱裝置發(fā)送加熱指令，控制其加熱；
55:在時(shí)間間隔T下持續(xù)測(cè)量時(shí)間點(diǎn)i/甘禍內(nèi)爐渣的高度電流值I」，j=l，2，3...N，j遍歷其取值，得到一系列坩禍內(nèi)爐渣的高度&和對(duì)應(yīng)的電流值If，
56:數(shù)據(jù)分析裝置根據(jù)步驟S5得到的一系列坩禍內(nèi)爐渣的高度4和對(duì)應(yīng)的電流值Ij計(jì)算得到爐渣的發(fā)泡高度和電流值之間的線性關(guān)系式；
57:根據(jù)步驟S6得到的線性關(guān)系式和電流表測(cè)量的電流值，可以實(shí)時(shí)得到坩禍內(nèi)爐渣的發(fā)泡高度。
[0011]作為優(yōu)化，所述步驟SI配置爐渣步驟包括:采用純化學(xué)試劑配置爐渣，其中五元渣系CaO-S12-MgO-Al2O3-T12與碳粉混合均勻后采用壓球機(jī)壓制成為A類(lèi)球，草酸亞鐵單獨(dú)混合采用壓球機(jī)壓制為B類(lèi)球。
[0012]作為優(yōu)化，在A類(lèi)球壓制前，向五元渣系Ca0-Si02-Mg0-A1203_Ti02與碳粉的混合物中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的甲基纖維素作為粘結(jié)劑；在B類(lèi)球壓制前，向草酸亞鐵中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的甲基纖維素作為粘結(jié)劑。
[0013]作為優(yōu)化，所述步驟S2中，先通過(guò)加熱裝置預(yù)熱高溫硅鉬爐，當(dāng)其反應(yīng)空腔內(nèi)的溫度達(dá)到Ql時(shí)，將坩禍放入反應(yīng)空腔內(nèi)預(yù)熱。
[0014]作為優(yōu)化，所述步驟S3中，溫度達(dá)到反應(yīng)溫度Q2時(shí)，取出坩禍并將配置好的A類(lèi)球放入坩禍中，然后將坩禍放回高溫爐空腔內(nèi)，并迅速蓋好高溫硅鉬爐，該過(guò)程中持續(xù)輸入保護(hù)氣體；待坩禍內(nèi)A類(lèi)球熔化完全后，將坩禍取出并迅速放入B類(lèi)球，然后再將坩禍放回反應(yīng)空腔內(nèi)，并迅速蓋好高溫硅鉬爐，該過(guò)程中持續(xù)輸入保護(hù)氣體。
[0015]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明提供的實(shí)驗(yàn)裝置經(jīng)過(guò)常溫測(cè)試和高溫試驗(yàn)，均能很靠性，很好的顯示爐渣泡沫化的整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，將其用于爐渣的發(fā)泡高度的測(cè)量具有很高的可靠性。
[0016]2、這種檢測(cè)爐渣泡沫化程度的方法具備操作簡(jiǎn)單、成本低廉、數(shù)據(jù)可靠、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，可以較為廣泛的用于爐渣泡沫化的測(cè)量和研宄。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1-本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為圖1中A處的放大圖。
[0019]圖3a，3b和3c分別為耐高溫導(dǎo)電棒三種設(shè)置方式。
[0020]圖4a，4b和4c分別為圖3a，3b和3c對(duì)應(yīng)的俯視圖。
[0021]圖中，輸氣裝置1、爐渣2、耐高溫導(dǎo)電棒3、坩禍4、固定支架5、高溫硅鉬爐6、導(dǎo)氣管7、熱電偶8、直流電源模塊9、交流電源10、導(dǎo)線11、數(shù)據(jù)分析裝置12、溫度控制柜13、電流表14。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]實(shí)施例1:參見(jiàn)圖1和圖2，一種利用電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐渣泡沫化程度的實(shí)驗(yàn)裝置，包括輸氣裝置1、反應(yīng)裝置、溫度控制裝置、電流檢測(cè)裝置和數(shù)據(jù)分析裝置。
[0024]所述反應(yīng)裝置具有反應(yīng)空腔，反應(yīng)空腔內(nèi)設(shè)有盛放爐渣的坩禍4，輸氣裝置I的出氣口通過(guò)導(dǎo)氣管7與反應(yīng)空腔連通；輸氣裝置I內(nèi)裝有反應(yīng)保護(hù)氣體，即惰性氣體，具體實(shí)施時(shí)，輸氣裝置I可以采用壓縮氣瓶，其內(nèi)裝有具有一定壓力的惰性氣體，從而便于氣體進(jìn)入反應(yīng)空腔。
[0025]反應(yīng)裝置最好為高溫硅鉬爐6，其反應(yīng)空腔內(nèi)設(shè)有坩禍4，耐高溫導(dǎo)電棒3的下端設(shè)置在坩禍4內(nèi)；采用高溫硅鉬爐，其恒溫帶長(zhǎng)度較寬，其爐溫可升到1700°C，幾乎可以達(dá)到研宄爐渣泡沫化程度所需的足夠?qū)挼臏囟确秶茌^好地展現(xiàn)爐渣泡沫高度變化，并且高溫爐可方便地通氣體以保證足夠多樣的模擬條件，從而提高該實(shí)驗(yàn)裝置的適用性。