工業(yè)冶金動態(tài)模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用金屬材料制成的工業(yè)冶金動態(tài)模型，包括依次布置的用于模擬煤干餾生產焦炭的焦化模型系統(tǒng)、用于模擬含鐵原料與焦炭和溶劑以及水混合制成球狀并燒結成塊的燒結模型系統(tǒng)、用于模擬鐵礦石與還原物質發(fā)生反應得到生鐵的高爐煉鐵模型系統(tǒng)、用于模擬鐵水與廢鋼和鐵合金在轉爐中煉鋼的轉爐煉鋼模型系統(tǒng)、用于模擬經精煉爐精煉后的鋼水連續(xù)澆鑄成鋼坯的連鑄模型系統(tǒng)和用于模擬旋轉軋輥改變鋼錠或鋼坯形狀的軋鋼模型系統(tǒng)。通過該動態(tài)模型學生能夠對工業(yè)冶金設備的結構原理和動作過程進行初步了解，不僅能夠方便、直觀地進行教學，而且還能夠提高教學質量，同時還能增強學生到現場實習的理解能力。
【專利說明】エ業(yè)冶金動態(tài)模型
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及ー種冶金工程的教學設備，特別是涉及ー種用于模擬エ業(yè)冶金現場設備的動態(tài)模型。
[0002]
【背景技術】
[0003]エ業(yè)冶金包括焦化、燒結、煉鐵、轉爐煉鋼、連鑄和軋鋼等エ藝步驟。
[0004]焦化是以煤為原料，在隔絕空氣的條件下，加熱到950°C左右，經高溫干餾生產焦炭，同時獲得煤氣、煤焦油的エ藝過程?，F場焦化設備主要包括焦爐、裝煤車、推焦車、攔焦車和熄焦車，其中，焦爐主要由炭化室、燃燒室、蓄熱室、爐頂和煙道組成，炭化室和燃燒室交替設置，炭化室的開ロ處設置有能夠取下的活動門；裝煤車設置在焦爐爐頂的軌道上，用于承受煤塔漏嘴放下的煤粉，并且裝煤車能夠沿焦爐爐頂的軌道運行，同時通過炭化室頂部的裝煤孔將煤粉放入炭化室中；焦爐的兩側均設置有軌道，推焦車設置在焦爐ー側的軌道上，攔焦車設置在焦爐ー側的軌道上，并且推焦車和攔焦車均能夠在各自所在的軌道上運動；推焦車上具有在炭化室的活動門被取下時將炭化室內生成的焦炭推到攔焦車上的推焦桿，攔焦車能夠將生產得到的焦炭轉移到熄焦車上進行冷卻。工作時，經過蓄熱室預熱后的煤氣和空氣在燃燒室內進行燃燒，燃燒產生的熱量側向傳遞到炭化室內，使炭化室內的煤粉炭化，在炭化室內的煤粉炭化得到焦炭時，首先通過取門機構將炭化室的活動門取下，然后使推焦車上的推焦桿動作將炭化室的焦炭推到攔焦車上，最后攔焦車再將焦炭轉移到熄焦車內進行冷卻。
[0005]燒結是將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料(如焦粉)和溶劑(如生石灰或石灰石等)，經過加水混合制成球狀后，放在燒結設備上燒結成塊的エ藝過程。燒結設備主要由配料倉、皮帶機、第一圓筒混料機、第二圓筒混料機、布料器、點火器、帶式臺車等組成，工作時，首先將要求比例的原料裝入配料倉，然后通過皮帶機將原料輸送至第一圓筒混料機，第一圓筒混料機將原料混合均勻后，再通過皮帶機將原料輸送至第二圓筒混料機，第二圓筒混料機將混合料繼續(xù)混勻，并將混合料制成粒徑為3-8_的球形顆粒(以提高燒結過程中的透氣性)，混料完成后，再通過皮帶機將混合料輸送至布料器，布料器具有底料布料倉和混合料布料倉，在進行布料時，首先打開底料布料倉下方的閥門，使底料布料倉的底料平鋪在帶式臺車上(鋪底料的目的是為了保護爐箅，降低除塵負荷，延長風機使用壽命，減少或消除爐箅粘料)，然后按エ藝要求調節(jié)混合料布料倉下方閥門的開啟度，使混合料布料倉內的混合料通過反射板平鋪在底料上，布料完成后，再通過點火器將帶式臺車上的混合料點燃，使混合料中的燃料燃燒，產生高溫，從而使混合料中的易融物質融化產生液相，然后液相冷卻將周圍的難融物質粘接成塊(帶式臺車內設置有若干個抽風機，在混合料在帶式臺車的輸送帶上進行燃燒時，抽風機工作向下抽風，將燃燒產生的氣體抽出)，燒結完畢后，經破碎機將燒結料破碎，再經過冷卻機進行冷卻，冷卻完畢后，再經過振動篩進行篩分、整粒后直接進入成品倉，最后再通過皮帶機輸送至高爐進行煉鉄。[0006]煉鐵是鐵礦石在一定溫度條件下通過與還原物質發(fā)生反應而得到生鐵的工藝過程。由于高爐煉鐵具有經濟指標良好、工藝簡單、生產量大、勞動生產率高、能耗低等優(yōu)點，因此目前煉鐵普遍采用高爐煉鐵。高爐煉鐵是從高爐爐頂裝入鐵礦石、焦炭和造渣用溶劑(如石灰石等)，從高爐下部吹入經預熱后的空氣，在高溫下焦炭(有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料)中的碳與吹入空氣中的氧燃燒生成一氧化碳和氫氣，在爐內上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到生鐵，鐵礦石中不還原的雜質和石灰石等溶劑結合生成爐渣，爐渣從爐渣口排出，產生的煤氣從爐頂導出，經除塵處理后作為工業(yè)燃料。高爐煉鐵設備主要由槽下配料系統(tǒng)、爐頂上料系統(tǒng)、爐頂旋轉布料器、高爐、冷卻塔、熱風爐系統(tǒng)、噴煤系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)和出鐵場等組成，原料在槽下配料系統(tǒng)中經過篩分、稱重按工藝要求配比后，通過輸送皮帶輸送到爐頂上料系統(tǒng)中，然后再通過爐頂旋轉布料器輸送到高爐中，同時燃燒氣體通過熱風爐系統(tǒng)進行預熱后，再通過熱風管輸送到高爐中，并且煤粉等輔助燃料通過噴煤系統(tǒng)噴入高爐中，由于燃料在高爐中燃燒會產生煤氣，煤氣通過高爐頂部的煤爐氣管導出，再經過除塵系統(tǒng)進行除塵處理后，輸出用作工業(yè)燃料，高爐中產生的鐵通過高爐下部的出鐵口排出進入出鐵場，然后再通過鐵水罐車運送到不同的加工和處理地點，另外，由于高爐在進行煉鐵后溫度較高，冷卻塔用于對高爐進行冷卻。
[0007]轉爐煉鋼是以鐵水、廢鋼和鐵合金為主要原料，在不借助外加能源的條件下，依靠鐵水自身的物理熱和鐵水組分間化學反應產生的熱量而在轉爐中完成煉鋼的過程。由于氧氣頂吹轉爐煉鋼法具有生產效率高、投資少、成本低、原料適應性強等優(yōu)點，因此目前煉鋼普遍采用氧氣頂吹轉爐煉鋼法。氧氣頂吹轉爐煉鋼設備主要包括轉爐、轉爐傾動機構、供料系統(tǒng)、供氧系統(tǒng)、煙氣凈化及回收系統(tǒng)、鋼包、鋼包臺車、渣罐及渣罐臺車等，其中，轉爐傾動機構用于轉動爐體，以滿足兌鐵水、加廢鋼、取樣、出鋼和倒渣等操作要求；供料系統(tǒng)包括鐵水供料機構、廢鋼供料機構、鐵合金供料機構和造渣材料供料機構，鐵水供料機構主要由混鐵爐、鐵水罐和鐵水罐車等組成，混鐵爐用于貯存和混勻鐵水，鐵水罐和鐵水罐車用于運送鐵水，并將鐵水轉移到轉爐中；廢鋼供料機構是通過專用吊車和廢鋼料斗將廢鋼轉移到轉爐中；鐵合金供料機構和造渣材料供料機構包括料倉、稱量斗、皮帶機、中間料斗和溜槽等，造渣材料通過稱量斗稱量后，再依次通過皮帶機、中間料斗和溜槽輸送到轉爐中，鐵合金通過稱量斗稱量后，再依次通過皮帶機、中間料斗和溜槽輸送到鋼包中；供氧系統(tǒng)主要由儲氧罐、氧槍和氧槍升降裝置組成，儲氧罐中的氧氣通過氧槍噴入轉爐中，氧槍升降裝置用于控制氧槍的升降；煙氣凈化及回收系統(tǒng)用于凈化并回收煉鋼過程中產生的煙氣；鋼包用于盛裝鋼水，鋼包臺車用于將鋼包運送不同的加工和處理地點；渣罐用于盛裝熱爐渣，渣罐臺車用于將渣罐運送到不同的加工和處理地點。工作時，首先按照配料要求，將廢鋼等原料裝入轉爐內，然后倒入鐵水，并加入適量的造渣材料(如生石灰等，用于除去硫、磷等雜質)，加料后，將氧槍從爐頂插入轉爐內，吹入氧氣(純度為99%的高壓氧氣流，用純氧代替空氣能夠克服由于空氣中的氮氣影響而使鋼質變脆，以及氮氣排出時帶走熱量的缺點)，使氧氣直接與高溫的鐵水發(fā)生氧化反應，當鋼水的成分和溫度都達到要求時，停止吹氧并提升氧槍，準備出鋼，出鋼時通過轉爐傾動機構使轉爐傾斜，然后將鋼水注入鋼包內，同時向鋼包內加入鐵合金，以達到脫氧和調節(jié)成分的目的。
[0008]連鑄是將轉爐生產出來的鋼水經過精煉爐精煉后，將鋼水連續(xù)澆鑄成不同類型、不同規(guī)格鋼坯的工藝過程。連鑄設備主要由回轉臺、鋼包、中間包、結晶器及振動機構、二次冷卻裝置、矯直機(立式和水平式連鑄不需要矯直)和引錠桿等組成，工作時，首先通過行車將裝有精煉鋼水的鋼包運送到回轉臺上，然后轉動回轉臺，當回轉臺轉動到至澆鑄位置時，鋼包中的鋼水通過中間包注入結晶器，引錠桿的頭部伸入結晶器底部，結晶器內的鋼水在結晶器內冷卻凝固成型的同時，與引錠桿的頭部凝結在一起，當結晶器內的鋼水上升到要求的高度時，引錠桿受到拉坯機的作用將鑄坯從結晶器中拉出；為了避免鑄坯被拉斷和減小結晶器中的拉坯阻力，與結晶器相連的振動機構帶動結晶器振動，以輔助凝固成型的鑄坯從結晶器中拉出；為了更快地進行散熱，結晶器下方設置有二次冷卻裝置(如采用噴水冷卻)，從結晶器中拉出的鑄坯經二次冷卻裝置冷卻后，再通過矯直機進行矯直，當鑄坯通過矯直機和拉坯機后，脫去引錠桿，然后經切割機切割后得到需要的鋼坯，最后再通過運輸棍運送到下一步工序。
[0009]軋鋼是利用旋轉軋輥產生的壓力改變鋼錠或鋼坯形狀的工藝過程，按軋鋼得到的鋼材斷面形狀區(qū)分，鋼材主要分為鋼板、鋼管和型鋼三種類型，按軋制溫度區(qū)別，軋鋼分為冷軋和熱軋兩種類型。軋鋼設備主要由電機、變速箱、連接軸、軋輥、軋輥軸承和機架等組成，其中，電機的輸出軸通過變速箱與連接軸相連，連接軸與軋輥相連，軋輥安裝在軋輥軸承上，軋輥軸承安裝在機架上，工作時，電機的輸出軸通過變速箱進行減速后帶動連接軸轉動，連接軸帶動軋輥轉動，鋼坯通過軋輥軋制后得到不同斷面形狀的鋼材；熱軋的軋鋼設備還包括加熱爐，鋼坯經過加熱爐加熱后再輸送到軋輥下進行軋制。
[0010]目前，冶金工程專業(yè)教學主要是通過書本和現場實習結合的方式進行，但當學生到冶金現場進行實習時，由于缺少對冶金設備的初步了解，因此理解能力較差，不利于提高教學質量，針對目前冶金工程專業(yè)教學存在的不足，在冶金工程專業(yè)學習中需要一種能夠讓學生對冶金設備進行初步了解的模型系統(tǒng)，以便增加學生到現場實習的理解能力，提高教學質量。
[0011]

【發(fā)明內容】

[0012]針對現有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種工業(yè)冶金動態(tài)模型，通過該系統(tǒng)學生能夠對工業(yè)冶金設備的結構原理和動作過程進行初步了解，不僅能夠方便、直觀地進行教學，而且還能夠提高教學質量，同時還能增強學生到現場實習的理解能力。
[0013]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下的技術方案:
一種工業(yè)冶金動態(tài)模型，包括依次布置的用于模擬煤干餾生產焦炭的焦化模型系統(tǒng)、用于模擬含鐵原料與焦炭和溶劑以及水混合制成球狀并燒結成塊的燒結模型系統(tǒng)、用于模擬鐵礦石與還原物質發(fā)生反應得到生鐵的高爐煉鐵模型系統(tǒng)、用于模擬鐵水與廢鋼和鐵合金在轉爐中煉鋼的轉爐煉鋼模型系統(tǒng)、用于模擬經精煉爐精煉后的鋼水連續(xù)澆鑄成鋼坯的連鑄模型系統(tǒng)和用于模擬旋轉軋輥改變鋼錠或鋼坯形狀的軋鋼模型系統(tǒng)。
[0014]進一步，所述焦化模型系統(tǒng)包括焦爐模型、裝煤車模型、推焦車模型、攔焦車模型和熄焦塔模型，所述焦爐模型的頂部設置有導軌，所述裝煤車模型設置在焦爐模型頂部的導軌上，并且裝煤車模型能夠在焦爐模型頂部的導軌上運動；所述焦爐模型的兩側還設置有導軌，所述推焦車模型設置在焦爐模型一側的導軌上，所述攔焦車模型和熄焦車模型設置在焦爐模型另一側的導軌上，并且推焦車模型、攔焦車模型和熄焦車模型均能夠在各自所在的導軌上運動；所述焦爐模型具有若干個相互隔開的焦化室，每個焦化室的開ロ處設置有能夠拆下的活動門，并且焦化室內設置有能夠發(fā)光以模擬高溫的燈具，所述推焦車模型上具有能夠在活動門拆下時伸入焦化室的推焦桿。
[0015]進ー步，所述燒結模型系統(tǒng)包括配料倉模型、第一圓筒混料機模型、第二圓筒混料機模型、布料器模型和燒結臺車模型，所述配料倉模型與第一圓筒混料機模型之間通過模擬皮帶相連，所述第一圓筒混料機模型與第二圓筒混料機模型之間通過模擬皮帶相連，所述第二圓筒混料機模型與布料器模型之間通過模擬皮帶相連，所述布料器模型設置在燒結臺車模型的一端，所述燒結臺車模型的另一端設置有用于播放實際生產時燒結臺車尾端翻轉下料過程的播放器。
[0016]進ー步，所述布料器模型具有位于燒結臺車模型上方的模擬布料倉，所述燒結臺車模型的一端設置有能夠發(fā)光以模擬點火的燈具，并且該燈具位于模擬布料倉的下方。
[0017]進ー步，所述高爐煉鐵模型系統(tǒng)包括槽下配料模型系統(tǒng)、模擬皮帶、爐頂上料模型系統(tǒng)、爐頂旋轉布料器模型、高爐模型、冷卻塔模型、熱風爐模型系統(tǒng)、噴煤模型系統(tǒng)、除塵模型系統(tǒng)和出鐵場模型，所述高爐模型設置在冷卻塔模型內，所述爐頂旋轉布料器模型設置在高爐模型的頂部，所述爐頂上料模型系統(tǒng)位于爐頂旋轉布料器模型的上方，所述槽下配料模型系統(tǒng)通過模擬皮帶與爐頂上料模型系統(tǒng)相連，所述高爐模型的下部設置有模擬熱風管，所述熱風爐模型系統(tǒng)與高爐模型下部的模擬熱風管相連，所述噴煤模型系統(tǒng)通過模擬噴煤管與高爐下部相連，所述高爐模型的頂部設置有模擬煙道，所述除塵模型系統(tǒng)與高爐頂部的模擬煙道相連，所述高爐模型的下部還設置有出鐵ロ，所述出鐵場模型設置在出鐵ロ的下方；所述高爐模型由用于展示高爐內爐料結構和用于展示高爐內爐墻結構的兩半高爐模型本體組合而成；所述出鐵場模型內設置有能夠發(fā)光以模擬高溫的燈具。
[0018]進ー步，所述轉爐煉鋼模型系統(tǒng)包括轉爐模型、能夠上下運動的氧槍模型、用于控制氧槍模型上下運動的氧槍模型升降裝置、用于控制轉爐模型進行翻轉的轉爐模型傾動機構、設置在轉爐前方的廢鋼行車、設置在廢鋼行車上并能夠進行翻轉的廢鋼料斗、設置在轉爐前方的鐵水行車和設置在鐵水行車上并能夠進行翻轉的鐵水罐，所述轉爐模型為頂部帶有開ロ的中空結構，并且轉爐模型內設置有能夠發(fā)光以模擬高溫的燈管，所述氧槍模型設置在轉爐模型的上方并能夠從轉爐模型頂部的開ロ插入轉爐模型中。
[0019]進ー步，轉爐煉鋼模型系統(tǒng)還包括鑲嵌在轉爐內部的用于播放實際吹氧狀態(tài)的播放器。
[0020]進ー步，所述連鑄模型系統(tǒng)包括回轉臺、中間包、結晶器模型、二次冷卻模型、燈光帶、矯直機模型和引錠桿，所述回轉臺的底部設置有用于驅動回轉臺轉動的回轉臺驅動機構，所述中間包、結晶器模型和二次冷卻模型由上至下依次設置在回轉臺的下方，并且結晶器模型的一側設置有用于帶動結晶器模型上下運動的結晶器模型振動機構，所述燈光帶能夠發(fā)光以模擬鋼坯，并且燈光帶的一端連接在結晶器模型的底部，燈光帶的另一端穿過結晶器模型、二次冷卻模型和矯直機模型連接弓I錠桿。
[0021]進ー步，所述軋鋼模型系統(tǒng)包括軋鋼機模型和燈管，所述軋鋼機模型包括電機、減速箱、連接軸、軋輥、軋輥軸承和機架，所述電機的輸出軸與減速箱的輸入端相連，所述減速箱的輸出端與連接軸相連，所述連接軸與軋輥相連，所述軋輥安裝在軋輥軸承上，所述軋輥軸承安裝在機架上，所述燈管設置在軋鋼軌道上，用于模擬在高溫下軋制的鋼材。[0022]進一步，軋鋼模型系統(tǒng)還包括加熱爐模型，所述加熱爐模型內設置有能夠發(fā)光以模擬高溫的燈具。
[0023]本發(fā)明的顯著效果在于:
(1)本發(fā)明是結合現場工業(yè)冶金設備而設計的金屬動態(tài)模型，通過該動態(tài)模型學生能夠對工業(yè)冶金設備的結構原理和動作過程進行初步了解，不僅能夠方便、直觀地進行教學，而且還能夠提高教學質量，同時還能增強學生到現場實習的理解能力；
(2)本發(fā)明是用于教學的模型系統(tǒng)，不需要實際進行進行焦化、燒結、高爐煉鐵、轉爐煉鋼、連鑄和軋鋼，因此在體積上能夠大幅度縮小，在結構上也能夠大大進行簡化，制造成本低。
[0024]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明焦化模型系統(tǒng)的主視圖；
圖2為本發(fā)明焦化模型系統(tǒng)的側視圖；
圖3為本發(fā)明燒結模型系統(tǒng)配料倉、第一圓筒混料機和第二圓筒混料機的連接結構示意圖；
圖4為本發(fā)明燒結模型系統(tǒng)布料器和帶式臺車的結構示意圖；
圖5為本發(fā)明高爐煉鐵模型系統(tǒng)的結構示意圖；
圖6為本發(fā)明轉爐煉鋼模型系統(tǒng)的側視圖；
圖7為本發(fā)明轉爐煉鋼模型系統(tǒng)的主視圖；
圖8為本發(fā)明連鑄模型系統(tǒng)的結構示意圖；
圖9為本發(fā)明軋鋼模型系統(tǒng)的結構示意圖。
[0026]
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0028]參見圖1至圖9，一種用金屬材料制成的工業(yè)冶金動態(tài)模型，包括依次布置的用于模擬煤干餾生產焦炭的焦化模型系統(tǒng)、用于模擬含鐵原料與焦炭和溶劑以及水混合制成球狀并燒結成塊的燒結模型系統(tǒng)、用于模擬鐵礦石與還原物質發(fā)生反應得到生鐵的高爐煉鐵模型系統(tǒng)、用于模擬鐵水與廢鋼和鐵合金在轉爐中煉鋼的轉爐煉鋼模型系統(tǒng)、用于模擬經精煉爐精煉后的鋼水連續(xù)澆鑄成鋼坯的連鑄模型系統(tǒng)和用于模擬旋轉軋輥改變鋼錠或鋼坯形狀的軋鋼模型系統(tǒng)。
[0029]焦化模型系統(tǒng)用于模擬煤干餾生產焦炭的整個工藝過程，包括焦爐模型11、裝煤車模型、推焦車模型12、攔焦車模型13和熄焦車模型14，焦爐模型11的頂部還設置有導軌，裝煤車模型設置在焦爐模型11頂部的導軌上；焦爐模型11的兩側還設置有導軌15，推焦車模型12設置在焦爐模型11 一側的導軌上，攔焦車模型13和熄焦車模型14設置在焦爐模型11另一側的導軌上。由于焦化模型系統(tǒng)是用于教學的模型系統(tǒng)，不需要實際進行焦化處理，因此本發(fā)明中的焦爐模型11、裝煤車模型、推焦車模型12、攔焦車模型13和熄焦車模型14只需在形狀上接近現場設備即可，在體積上可大幅度縮小，在結構上可大大進行簡化，以降低模型系統(tǒng)的制造成本，當然，本發(fā)明中的焦爐模型11、裝煤車模型、推焦車模型
12、攔焦車模型13和熄焦車模型14也可按照現場焦化設備的工作過程進行模擬運動。
[0030]由于在實際進行焦化時會產生煤氣，因此現場焦化設備的焦爐爐頂設置有煙道系統(tǒng)，為了使焦化模型系統(tǒng)更接近現場焦化設備，本實施例還包括設置在焦爐模型11頂部的煙道模型系統(tǒng)，煙道模型系統(tǒng)包括煙道16、主煙道19、壓力閥17和拉索18，煙道16設置在焦爐模型11的頂部，壓力閥17設置在煙道16和主煙道19之間，用于控制煙道16和主煙道19的接通或斷開，拉索18連接在壓力閥17的動作機構上，用于控制壓力閥17的打開或關閉。
[0031]為了能夠動態(tài)地模擬出從裝煤、推焦、攔焦到熄焦的動作過程，本實施例的裝煤車模型、推焦車模型12、攔焦車模型13和熄焦車模型14的底部設置有滾輪，并且裝煤車模型、推焦車模型12、攔焦車模型13和熄焦車模型14能夠在動力裝置的驅動下在各自所在的導軌上運動，由于利用電能驅動推車在導軌上運動屬于本領域技術人員的公知常識，因此在本發(fā)明中不再對該動力裝置的結構原理進行詳細贅述。
[0032]為了能夠實現對焦化模型系統(tǒng)的自動化控制，焦化模型系統(tǒng)還包括PLC控制器，PLC控制器與裝煤車模型、推焦車模型12、攔焦車模型13和熄焦車模型14的動力裝置電連接，用于控制裝煤車模型、推焦車模型12、攔焦車模型13和熄焦車模型14在各自所在的導軌上運動，并且裝煤車模型、推焦車模型12、攔焦車模型13和熄焦車模型14的運動過程與現場焦化設備裝煤車、推焦車、攔焦車和熄焦車的運動過程相同。
[0033]為了能夠模擬出推焦過程，焦爐模型11內具有若干個相互隔開的焦化室，每個焦化室具有能夠拆下的活動門11a，推焦車模型12上具有能夠在活動門Ila拆下時伸入焦化室的推焦桿12a。
[0034]由于在實際進行焦化時焦爐的各個焦化室處于高溫狀態(tài)，因此為了能夠模擬焦化室的高溫狀態(tài)，焦爐模型I的各焦化室內設置有能夠通電發(fā)光以模擬高溫的燈具；為了實現自動化控制，燈具的通電是通過PLC控制器進行控制的；為了達到節(jié)能的目的，燈具可采用LED節(jié)能燈具。
[0035]燒結模型系統(tǒng)用于模擬含鐵原料、焦炭和溶劑加水混合制成球狀后，在燒結設備上燒結成塊的工藝過程。燒結模型系統(tǒng)包括配料倉模型21、第一圓筒混料機模型22、第二圓筒混料機模型23、布料器模型25和燒結臺車模型26，其中，配料倉模型21與第一圓筒混料機模型22之間通過模擬皮帶24相連，第一圓筒混料機模型22與第二圓筒混料機模型23之間通過模擬皮帶24相連，第二圓筒混料機模型23與布料器模型25之間通過模擬皮帶4相連，布料器模型25設置在燒結臺車模型26的前端，燒結臺車模型26的尾端設置有用于播放實際生產時燒結臺車尾端翻轉下料過程的播放器27，通過播放器27播放的視頻數據能夠逼真的展示實際燒結機機尾的物料現象。由于燒結模型系統(tǒng)是用于教學的模型系統(tǒng)，不需要實際進行燒結處理，因此本發(fā)明中的配料倉模型21、第一圓筒混料機模型22、第二圓筒混料機模型23、布料器模型25和燒結臺車模型26只需在形狀上接近現場設備即可，在體積上可大幅度縮小，在結構上可大大進行簡化，以模型系統(tǒng)的制造成本；當然，本發(fā)明中的第一混料機模型22、第二圓筒混料機模型23以及各模擬皮帶24也可按照現場燒結設備的工作過程進行模擬運動。
[0036]為了使第一混料機模型22、第二圓筒混料機模型23以及各模擬皮帶24能夠進行模擬運動，本實施例的第一圓筒混料機模型22和第二圓筒混料機模型23兩者均具有能夠轉動的滾筒，并且第一圓筒混料機模型22和第二圓筒混料機模型23的滾筒下方設置有能夠帶動滾筒轉動的滾筒驅動裝置；各模擬皮帶24設置在皮帶驅動裝置上，并且各模擬皮帶24均能夠在皮帶驅動裝置的帶動下進行模擬運動；由于滾筒驅動裝置和皮帶驅動裝置可結合現場燒結設備進行設計，屬于現有技術，因此在本發(fā)明中不再對滾筒驅動裝置和皮帶驅動裝置的結構原理進行詳細描述。
[0037]為了能夠對第一混料機模型22、第二圓筒混料機模型23以及各模擬皮帶24的模擬運動進行自動化控制，本實施例的燒結模型系統(tǒng)還包括PLC控制器，PLC控制器與滾筒驅動裝置和皮帶驅動裝置的動カ部分電連接，用于控制第一圓筒混料機模型22和第二圓筒混料機模型23的滾筒轉動、并控制各模擬皮帶24進行模擬運動。
[0038]由于在實際進行燒結時，需要首先在燒結臺車鋪上底料，然后再在底料上鋪上混合料，因此本實施例中的布料器模型25具有兩個位于燒結臺車模型26上方的模擬布料倉，分別為底料模擬布料倉25a和混合料模擬布料倉25b，燒結臺車模型26的前端設置有能夠通電發(fā)光以模擬點火的燈具，并且該燈具位于混合料模擬布料倉25b的下方，這樣就可動態(tài)地模擬出點火過程。當然，為了達到節(jié)能的目的，本實施例中的燈具可采用LED節(jié)能燈具。
[0039]由于實際燒結臺車內設置有若干個抽風機，在進行燒結時，抽風機工作，將燒結產生的氣體抽出，因此本實施例的燒結臺車模型26內還設置有數個抽風機模型28，當然，為了能夠模擬出抽風過程，本實施例中的抽風機模型28也可采用具有抽風功能的實際抽風機。
[0040]高爐煉鐵模型系統(tǒng)用于模擬鐵礦石在一定溫度條件下通過與還原物質(C、CO、H2等)發(fā)生反應而得到生鐵的エ藝過程。高爐煉鐵模型系統(tǒng)包括槽下配料模型系統(tǒng)、模擬皮帶、爐頂上料模型系統(tǒng)、爐頂旋轉布料器模型31、高爐模型32、冷卻塔模型33、熱風爐模型系統(tǒng)、噴煤模型系統(tǒng)、除塵模型系統(tǒng)和出鐵場模型；其中，高爐模型32設置在冷卻塔模型33內，爐頂旋轉布料器模型31設置在高爐模型32的頂部，爐頂上料模型系統(tǒng)位于爐頂旋轉布料器模型31的上方，槽下配料模型系統(tǒng)通過模擬皮帶與爐頂上料模型系統(tǒng)相連；高爐模型31的下部設置有模擬熱風管35，熱風爐模型系統(tǒng)由至少ー個熱風爐模型34組成，本實施例的熱風爐模型系統(tǒng)由四個熱風爐模型34組成，四個熱風爐模型34通過模擬管道連接起來組成熱風爐模型系統(tǒng)，熱風爐模型系統(tǒng)與高爐模型31下部的模擬熱風管35相連；噴煤模型系統(tǒng)通過模擬噴煤管與高爐下部相連；高爐模型31的頂部設置有模擬煙道36，除塵模型系統(tǒng)由至少ー個重力除塵模型37和至少ー個布袋除塵模型38組成，本實施例的除塵模型系統(tǒng)由ー個重力除塵模型37和六個布袋除塵模型38組成，重力除塵模型37與高爐模型31頂部的模擬煙道36相連，六個布袋除塵模型38通過模擬管道連接起來組成布袋除塵裝置，布袋除塵裝置與重力除塵模型37相連；高爐模型31的下部還設置有出鐵ロ，出鐵場模型設置在出鐵ロ的下方。由于高爐煉鐵模型系統(tǒng)是用于教學的模型系統(tǒng)，不需要實際進行煉鐵，因此高爐煉鐵模型系統(tǒng)的各組成部分只需在形狀上接近于現場設備即可，在體積上可大幅度縮小，在結構上可大大進行簡化，以降低制造成本；當然，高爐煉鐵模型系統(tǒng)的各組成部分的結構也可按照現場設備進行設計，這樣不僅方便學生對高爐煉鐵設備的結構進行了解，而且這樣模型系統(tǒng)可按照現場高爐煉鐵設備的工作過程進行模擬運動，以幫助學生了解高爐煉鐵設備的工作原理。
[0041]高爐模型31由沿高爐模型高度方向剖開的兩半高爐模型本體組合而成，一半用于展示高爐內爐料結構，另一半用于展示高爐內爐墻結構，這樣有利于學生了解高爐內部結構，也有利于提高教學質量。
[0042]由于在實際煉鐵時，從高爐內排到出鐵場中的渣鐵處于高溫狀態(tài)，因此本實施例的出鐵場模型內設置有能夠通電發(fā)光以模擬高溫的燈管，當然，為了達到節(jié)能的目的，該燈管可采用LED燈管。
[0043]轉爐煉鋼模型系統(tǒng)用于模擬鐵水、廢鋼和鐵合金為主要原料，在不借助外加能源的條件下，依靠鐵水自身的物理熱和鐵水組分間化學反應產生的熱量而在轉爐中完成煉鋼的工藝過程。轉爐煉鋼模型系統(tǒng)包括轉爐模型41、用于控制轉爐模型41進行翻轉的轉爐模型傾動機構、能夠上下運動的氧槍模型42、用于控制氧槍模型42上下運動氧槍模型升降裝置、兩臺行車43、(分別為廢鋼行車和鐵水行車)、設置在廢鋼行車上并能夠進行翻轉的廢鋼料斗、設置在鐵水行車上并能夠進行翻轉的鐵水罐，其中，轉爐模型41為頂部帶有開口的中空結構，并且轉爐模型41內設置有能夠通電發(fā)光以模擬高溫的燈管，氧槍模型42設置在氧槍模型升降裝置上，并且氧槍模型42能夠在氧槍模型升降裝置的作用下從轉爐模型頂部的開口插入轉爐模型41中；由于在實際煉鋼時，還需要加入鐵合金和造渣材料，因此本實施例的轉爐煉鋼模型系統(tǒng)還包括兩個料倉44。由于轉爐煉鋼模型系統(tǒng)是用于教學的模型系統(tǒng)，不需要實際進行煉鋼，因此轉爐煉鋼模型系統(tǒng)的各組成部分只需在形狀上接近現場設備即可，在體積上可大幅度縮小，在結構上可大大進行簡化，以降低制造成本；當然，轉爐煉鋼模型系統(tǒng)的各組成部分的結構也可按照現場設備進行設計，這樣不僅方便學生對轉爐煉鋼設備的結構進行了解，而且這樣模型系統(tǒng)就可按照現場轉爐煉鋼設備的工作過程進行模擬運動，以幫助學生了解轉爐煉鋼設備的工作原理。
[0044]為了實現對該模型系統(tǒng)的自動化控制，轉爐煉鋼模型系統(tǒng)還包括PLC控制器，PLC控制器與轉爐模型傾動機構、氧槍模型升降裝置、廢鋼行車和鐵水行車的動力部分電連接，用于控制轉爐模型41進行翻轉、控制氧槍模型42上下運動以及控制廢鋼行車和鐵水行車運動；由于在進行實際煉鋼時會產生煙氣，因此轉爐模型41上方設置有煙罩45和與煙罩45相連的煙道46 ；
轉爐煉鋼模型系統(tǒng)的工作過程如下:首先打開電源，PLC控制器通電開始工作，PLC控制器首先控制廢鋼行車運動，廢鋼行車動作帶動廢鋼料斗運動，當廢鋼料斗運動到轉爐模型41頂部開口上方時，廢鋼料斗翻轉，從而模擬出向轉爐模型41內裝入廢鋼的動作過程；然后PLC控制器控制鐵水行車運動，鐵水行車帶動鐵水罐運動，當鐵水罐運動到轉爐模型41頂部開口上方時，鐵水罐翻轉，從而模擬出向轉爐模型41內裝入鐵水的動作過程；最后PLC控制器再控制氧槍模型42向下運動，使氧槍模型42從轉爐模型41頂部的開口插入轉爐模型中，再將氧槍模型42提出，最后再翻轉轉爐模型41，這樣動態(tài)地模擬出從吹氧、準備出鋼到出鋼的動作過程。
[0045]為了使學生能夠更好地了解吹氧狀態(tài)，轉爐煉鋼模型系統(tǒng)還包括鑲嵌在可視性轉爐模型41內部的用于播放實際吹氧狀態(tài)的播放器，視頻數據通過PLC控制器處理后，發(fā)送到播放器進行播放。
[0046]連鑄模型系統(tǒng)用于模擬將轉爐生產出來的鋼水經過精煉爐精煉后，將鋼水連續(xù)澆鑄成不同類型、不同規(guī)格鋼坯的工藝過程。連鑄模型系統(tǒng)包括回轉臺53、中間包54、結晶器模型55、二次冷卻模型56、燈光帶57、矯直機模型58和引錠桿59，回轉臺53的底部設置有用于驅動回轉臺轉動的回轉臺驅動機構，中間包54、結晶器模型55和二次冷卻模型56由上至下依次設置在回轉臺53的下方，并且結晶器模型55的一側設置有用于帶動結晶器模型上下運動的結晶器模型振動機構，燈光帶57能夠發(fā)光以模擬鋼坯，并且燈光帶57的一端連接在結晶器模型55的底部，燈光帶57的另一端穿過結晶器模型55、二次冷卻模型56和矯直機模型58連接引錠桿59。由于在實際進行連鑄時，需要通過行車51向回轉臺53上運送裝有鋼水的鋼包52，因此本實施例的回轉臺53的上方設置有行車51。由于連鑄模型系統(tǒng)是用于教學的模型系統(tǒng)，不需要實際進行連鑄處理，因此連鑄模型系統(tǒng)中的各組成部分只需在形狀上接近現場設備即可，在體積上可大幅度縮小，在結構上可大大進行簡化，以降低制造成本；當然，連鑄模型系統(tǒng)的各組成部分的結構也可按照現場設備進行設計，這樣不僅方便學生對連鑄設備的結構進行了解，而且這樣模型系統(tǒng)可按照現場連鑄設備的工作過程進行模擬運動，以幫助學生了解連鑄設備的工作原理，提高教學質量。
[0047]為了能夠對連鑄模型系統(tǒng)進行自動化控制，連鑄模型系統(tǒng)還包括PLC控制器，PLC控制器與回轉臺驅動機構和結晶器模型振動機構的動力部分電連接，用于控制回轉臺53轉動和控制結晶器模型55上下振動。
[0048]連鑄模型系統(tǒng)的工作過程如下:首先打開電源，使PLC控制器通電開始工作，回轉臺53在回轉臺驅動裝置的驅動下轉動，結晶器模型55在結晶器模型振動機構的帶動下上下振動，燈光帶57通電發(fā)光，矯直棍模型58的矯直棍轉動、引錠桿59在拉坯機的作用下進行模擬運動，這樣就動態(tài)地模擬出連鑄過程，有利于幫助學生對連鑄設備的結構原理和工作過程進行了解量。
[0049]軋鋼模型系統(tǒng)用于模擬旋轉軋輥產生的壓力改變鋼錠或鋼坯形狀的工藝過程。車L鋼模型系統(tǒng)包括軋鋼機模型和燈管，軋鋼機模型包括電機61、減速箱62、連接軸63、軋輥64、軋棍軸承和機架65,電機61的輸出軸與減速箱62的輸入端相連,減速箱62的輸出端與連接軸63相連，連接軸63與軋輥64相連，軋輥64安裝在軋輥軸承上，軋輥軸承安裝在機架65上，燈管設置在軋鋼軌道上，用于模擬在高溫下軋制的鋼材。
[0050]為了實現對軋鋼模型系統(tǒng)的自動化控制，軋鋼模型系統(tǒng)還包括PLC控制器，PLC控制器與電機61電連接，用于控制電機61是否工作。
[0051]由于在實際進行熱軋時，鋼材首先需要進行加熱，然后再輸送到軋鋼機下進行軋制，因此為了能夠模擬出加熱過程，軋鋼模型系統(tǒng)還包括加熱爐模型66，加熱爐模型66內設置有能夠通電發(fā)光以模擬高溫的燈具。
[0052]軋鋼模型系統(tǒng)的工作過程如下:首先打開電源，使PLC控制器通電開始工作，然后PLC控制器控制電機I工作，電機I的輸出軸通過減速箱2減速后帶動連接軸3轉動，連接軸3帶動軋輥4轉動，同時加熱爐6內的燈具通電發(fā)光，用于模擬高溫鋼材的燈管也通電發(fā)光，燈管通過軋鋼軌道輸送到軋輥下進行軋制，這樣就動態(tài)地模擬出軋鋼過程。
[0053]最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制技術方案，盡管 申請人:參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種工業(yè)冶金動態(tài)模型，其特征在于，包括依次布置的用于模擬煤干餾生產焦炭的焦化模型系統(tǒng)、用于模擬含鐵原料與焦炭和溶劑以及水混合制成球狀并燒結成塊的燒結模型系統(tǒng)、用于模擬鐵礦石與還原物質發(fā)生反應得到生鐵的高爐煉鐵模型系統(tǒng)、用于模擬鐵水與廢鋼和鐵合金在轉爐中煉鋼的轉爐煉鋼模型系統(tǒng)、用于模擬經精煉爐精煉后的鋼水連續(xù)澆鑄成鋼坯的連鑄模型系統(tǒng)和用于模擬旋轉軋輥改變鋼錠或鋼坯形狀的軋鋼模型系統(tǒng)。
2.根據權利要求1所述的工業(yè)冶金動態(tài)模型，其特征在于，所述焦化模型系統(tǒng)包括焦爐模型、裝煤車模型、推焦車模型、攔焦車模型和熄焦塔模型，所述焦爐模型的頂部設置有導軌，所述裝煤車模型設置在焦爐模型頂部的導軌上，并且裝煤車模型能夠在焦爐模型頂部的導軌上運動；所述焦爐模型的兩側還設置有導軌，所述推焦車模型設置在焦爐模型一側的導軌上，所述攔焦車模型和熄焦車模型設置在焦爐模型另一側的導軌上，并且推焦車模型、攔焦車模型和熄焦車模型均能夠在各自所在的導軌上運動；所述焦爐模型具有若干個相互隔開的焦化室，每個焦化室的開口處設置有能夠拆下的活動門，并且焦化室內設置有能夠發(fā)光以模擬高溫的燈具，所述推焦車模型上具有能夠在活動門拆下時伸入焦化室的推焦桿。
3.根據權利要求1所述的工業(yè)冶金動態(tài)模型，其特征在于，所述燒結模型系統(tǒng)包括配料倉模型、第一圓筒混料機模型、第二圓筒混料機模型、布料器模型和燒結臺車模型，所述配料倉模型與第一圓筒混料機模型之間通過模擬皮帶相連，所述第一圓筒混料機模型與第二圓筒混料機模型之間通過模擬皮帶相連，所述第二圓筒混料機模型與布料器模型之間通過模擬皮帶相連，所述布料器模型設置在燒結臺車模型的一端，所述燒結臺車模型的另一端設置有用于播放實際生產時燒結臺車尾端翻轉下料過程的播放器。
4.根據權利要求3所述的工 業(yè)冶金動態(tài)模型，其特征在于，所述布料器模型具有位于燒結臺車模型上方的模擬布料倉，所述燒結臺車模型的一端設置有能夠發(fā)光以模擬點火的燈具，并且該燈具位于模擬布料倉的下方。
5.根據權利要求1所述的工業(yè)冶金動態(tài)模型，其特征在于，所述高爐煉鐵模型系統(tǒng)包括槽下配料模型系統(tǒng)、模擬皮帶、爐頂上料模型系統(tǒng)、爐頂旋轉布料器模型、高爐模型、冷卻塔模型、熱風爐模型系統(tǒng)、噴煤模型系統(tǒng)、除塵模型系統(tǒng)和出鐵場模型，所述高爐模型設置在冷卻塔模型內，所述爐頂旋轉布料器模型設置在高爐模型的頂部，所述爐頂上料模型系統(tǒng)位于爐頂旋轉布料器模型的上方，所述槽下配料模型系統(tǒng)通過模擬皮帶與爐頂上料模型系統(tǒng)相連，所述高爐模型的下部設置有模擬熱風管，所述熱風爐模型系統(tǒng)與高爐模型下部的模擬熱風管相連，所述噴煤模型系統(tǒng)通過模擬噴煤管與高爐下部相連，所述高爐模型的頂部設置有模擬煙道，所述除塵模型系統(tǒng)與高爐頂部的模擬煙道相連，所述高爐模型的下部還設置有出鐵口，所述出鐵場模型設置在出鐵口的下方；所述高爐模型由用于展示高爐內爐料結構和用于展示高爐內爐墻結構的兩半高爐模型本體組合而成；所述出鐵場模型內設置有能夠發(fā)光以模擬高溫的燈具。
6.根據權利要求1所述的工業(yè)冶金動態(tài)模型，其特征在于，所述轉爐煉鋼模型系統(tǒng)包括轉爐模型、能夠上下運動的氧槍模型、用于控制氧槍模型上下運動的氧槍模型升降裝置、用于控制轉爐模型進行翻轉的轉爐模型傾動機構、設置在轉爐前方的廢鋼行車、設置在廢鋼行車上并能夠進行翻轉的廢鋼料斗、設置在轉爐前方的鐵水行車和設置在鐵水行車上并能夠進行翻轉的鐵水罐，所述轉爐模型為頂部帶有開口的中空結構，并且轉爐模型內設置有能夠發(fā)光以模擬高溫的燈管，所述氧槍模型設置在轉爐模型的上方并能夠從轉爐模型頂部的開口插入轉爐模型中。
7.根據權利要求6所述的工業(yè)冶金動態(tài)模型，其特征在于，還包括鑲嵌在轉爐內部的用于播放實際吹氧狀態(tài)的播放器。
8.根據權利要求1所述的工業(yè)冶金動態(tài)模型，其特征在于，所述連鑄模型系統(tǒng)包括回轉臺、中間包、結晶器模型、二次冷卻模型、燈光帶、矯直機模型和引錠桿，所述回轉臺的底部設置有用于驅動回轉臺轉動的回轉臺驅動機構，所述中間包、結晶器模型和二次冷卻模型由上至下依次設置在回轉臺的下方，并且結晶器模型的一側設置有用于帶動結晶器模型上下運動的結晶器模型振動機構，所述燈光帶能夠發(fā)光以模擬鋼坯，并且燈光帶的一端連接在結晶器模型的底部，燈光帶的另一端穿過結晶器模型、二次冷卻模型和矯直機模型連接引錠桿。
9.根據權利要求1所述的工業(yè)冶金動態(tài)模型，其特征在于，所述軋鋼模型系統(tǒng)包括軋鋼機模型和燈管，所述軋鋼機模型包括電機、減速箱、連接軸、軋輥、軋輥軸承和機架，所述電機的輸出軸與減速箱的輸入端相連，所述減速箱的輸出端與連接軸相連，所述連接軸與軋輥相連，所述軋輥安裝在軋輥軸承上，所述軋輥軸承安裝在機架上，所述燈管設置在軋鋼軌道上，用于模擬在高溫下軋制的鋼材。
10.根據權利要求9所述的工業(yè)冶金動態(tài)模型，其特征在于，還包括加熱爐模型，所述加熱爐模型內設置有 能夠發(fā)光以模擬高溫的燈具。
【文檔編號】G09B25/02GK103456228SQ201310402038
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權日:2013年9月6日
【發(fā)明者】施金良, 賈碧, 胡愚, 歐文廣, 吳云君, 張亞軍 申請人:重慶科技學院