模擬高爐固液氣三相運(yùn)行實(shí)驗(yàn)裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種模擬高爐固液氣三相運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法，該實(shí)驗(yàn)裝置包括模擬高爐（1）、空氣加熱爐（2）、氣瓶（3），其中，模擬高爐（1）上的圍管（8）與空氣加熱爐（2）通過(guò)硅膠管連接，空氣加熱爐（2）與氣瓶（3）用氣管連接。本發(fā)明能夠全面模擬高爐固液氣三相運(yùn)行的物理過(guò)程以及內(nèi)部物料的運(yùn)行情況，并且操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)原料廉價(jià)易得，模擬過(guò)程透明直觀。
【專(zhuān)利說(shuō)明】模擬高爐固液氣三相運(yùn)行實(shí)驗(yàn)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高爐煉鐵【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種模擬高爐內(nèi)部固液氣三相運(yùn)行情況的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在高爐冶煉過(guò)程中，高爐內(nèi)部爐料下降、氣流上升，固液氣三相物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行復(fù)雜的變化。高爐是一個(gè)黑箱，科技工作者一直在研究和模擬其內(nèi)部物料的運(yùn)行情況。然而，國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)公布的物理模型，一般只針對(duì)高爐冶煉中的某個(gè)過(guò)程，例如布料過(guò)程或爐缸底鐵水流動(dòng)，但還沒(méi)有見(jiàn)到全面模擬高爐固液氣三相運(yùn)行的物理模型或?qū)嶒?yàn)裝置的公開(kāi)文獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中物理模型的不足，本發(fā)明提供了一種模擬高爐內(nèi)部三相物質(zhì)運(yùn)行的裝置及方法。該裝置具有透明可視化的容器并且具有完整的模擬高爐各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)，能夠全面模擬高爐固液氣三相運(yùn)行的物理過(guò)程以及內(nèi)部物料的運(yùn)行情況，具體地說(shuō)，可模擬爐料下降、爐料軟熔、渣鐵形成、高爐出鐵、氣流上升等過(guò)程。
[0004]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)其目的:
[0005]本發(fā)明的模擬高爐內(nèi)部固液氣三相運(yùn)行情況的實(shí)驗(yàn)裝置包括一種模擬高爐內(nèi)部固液氣三相運(yùn)行情況的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，該實(shí)驗(yàn)裝置包括模擬高爐本體的模擬高爐
1、空氣加熱爐2、氣瓶3，其中，模擬高爐I上設(shè)有圍管8和與圍管8連通的多個(gè)進(jìn)氣孔9，圍管8與空氣加熱爐2連接，空氣加熱爐2與氣瓶3連接。
[0006]模擬高爐I還可以設(shè)有出水口 4、金屬網(wǎng)5、加熱管6、熱電偶7 ;其中，加熱管6和熱電偶7位于模擬高爐I的下部，金屬網(wǎng)5設(shè)置在模擬高爐I內(nèi)部的下方，圍管8設(shè)置在金屬網(wǎng)5上方的模擬高爐I外周。
[0007]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述連接方式通過(guò)硅膠管連接或者管道連接。
[0008]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述模擬高爐I全高740-920mm，爐喉1_1直徑170_190mm，爐身 1-2 高 450-500mm，爐腰 1-3 直徑 250_300mm，爐腰 1-3 高 50_80mm，爐腹 1-4 高70-100mm,爐缸 1-5 直徑 220-260mm,爐缸 1-5 高 60_90mm。
[0009]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述模擬高爐I全高800mm，爐喉1-1直徑180mm，爐身1-2高470mm,爐腰1-3直徑280mm,爐腰1-3高60mm,爐腹1-4高80mm,爐缸1-5直徑240mm,爐缸 1-5 高 80mm。
[0010]所述模擬高爐I可以是透明容器或者半透明容器。
[0011]在本發(fā)明的實(shí)施例中，模擬高爐I模擬高爐本體，空氣加熱爐2模擬熱風(fēng)爐，出水口 4模擬出鐵口，金屬網(wǎng)5用于承載實(shí)驗(yàn)原料，加熱管6將水加熱使實(shí)驗(yàn)原料融化，圍管8模擬高爐熱風(fēng)圍管，進(jìn)氣孔9模擬高爐風(fēng)口。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種使用本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置模擬高爐內(nèi)部固液氣三相運(yùn)行情況的實(shí)驗(yàn)方法，該實(shí)驗(yàn)方法包括下述步驟:該實(shí)驗(yàn)方法包括下述步驟:(a)向模擬高爐
(I)加水；(b)將實(shí)驗(yàn)原料模擬高爐布料的方式加入實(shí)驗(yàn)裝置中；(C)通過(guò)空氣加熱爐(2)向模擬高爐(I)通入熱空氣；(d)將模擬高爐(I)中的水加熱至實(shí)驗(yàn)原料熔點(diǎn)；(e)先將進(jìn)氣孔處的實(shí)驗(yàn)原料熔化，形成局部空腔；再由上至下逐漸融化并向下滴落至底部，使原料被部分溶解；(f)每隔一段時(shí)間，將熔化的原料從出水口(4)排出。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)原料包括:冰糖，粒度為6?7mm,模擬焦炭；冰顆粒,粒度2?3mm,模擬燒結(jié)礦,其內(nèi)核為植物油凝固顆粒,用于模擬燒結(jié)礦中的脈石；尿素，粒度I?2mm,模擬球團(tuán)礦。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置及方法的有益效果在于能夠全面模擬高爐固液氣三相運(yùn)行的物理過(guò)程以及內(nèi)部物料的運(yùn)行情況，具體地說(shuō)，可模擬爐料下降、爐料軟熔、氣流上升、渣鐵形成、高爐出鐵等過(guò)程。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的示意性結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和示例性實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明模擬高爐內(nèi)部固液氣三相運(yùn)行情況的實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)原理和結(jié)構(gòu)組成。
[0017]本發(fā)明的工作原理是，根據(jù)實(shí)際高爐中的結(jié)構(gòu)以及實(shí)際高爐在煉鐵過(guò)程中經(jīng)歷的各個(gè)過(guò)程利用本發(fā)明進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。在實(shí)際高爐冶煉過(guò)程中，爐料不斷下降，并與上升的高溫煤氣流相接觸，礦石和熔劑被加熱、分解、還原，經(jīng)軟化、熔融，最后形成鐵水和熔渣，積存于爐缸，定期或連續(xù)排出爐外；焦炭則被氧化形成上升的煤氣流。其中，爐料在各區(qū)內(nèi)物理狀態(tài)不同，運(yùn)行特性也不一樣。風(fēng)口區(qū)以上屬固-氣二相區(qū)或固-氣-液三相區(qū)。爐料運(yùn)動(dòng)指的是固體料的運(yùn)行及其中礦石軟熔后的流動(dòng)狀態(tài)；風(fēng)口區(qū)以下的爐缸內(nèi)，匯集流下的渣和鐵因密度不同而分層存在(渣上鐵下)，固態(tài)焦炭浸沒(méi)在渣鐵之中。隨著冶煉進(jìn)行，渣、鐵層逐漸增厚并定期或連續(xù)排出，所以此區(qū)內(nèi)的爐料運(yùn)動(dòng)主要指液態(tài)渣、鐵的流動(dòng)和焦炭的沉浮狀態(tài)。固體料流受裝料設(shè)備特性的限制，爐料入爐后料面呈中心低、邊緣高的斜面。但由于風(fēng)口上方的焦炭不斷落入回旋區(qū)燃燒，而風(fēng)口區(qū)位于爐子邊緣，加上爐身逐漸擴(kuò)展的形狀影響，故邊緣比中心下料快，使料層愈往下愈趨平坦，具體地說(shuō)，一般爐喉下料快，進(jìn)入爐身后隨爐型擴(kuò)展，速度減慢，軟熔后速度又加快。此外，同一高度上徑向不同點(diǎn)的料速不同。爐墻邊緣處于風(fēng)口焦炭燃燒區(qū)上方，下料最快；處于死料柱正上方的爐子中心區(qū)域下料最慢；中間區(qū)則介于兩者之間。就整體而言，在爐身塊狀帶，爐料大體上是呈活塞流動(dòng)狀態(tài)向下運(yùn)行。
[0018]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的模型不能夠完全模擬高爐煉鐵過(guò)程的不足，并且根據(jù)實(shí)際高爐中的固液氣三相運(yùn)行的基本原理，提出了本發(fā)明，用于模擬爐內(nèi)運(yùn)行規(guī)律和高爐固液氣三相運(yùn)行規(guī)律，以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。然而，本發(fā)明的構(gòu)思不限于此，可以適用于任何爐型的模擬。
[0019]本發(fā)明提供的模擬高爐內(nèi)部三相物質(zhì)運(yùn)行的裝置主要包括:模擬高爐1、空氣加熱爐2、氣瓶3。模擬高爐I模擬高爐本體，可從其上部加入實(shí)驗(yàn)原料；空氣加熱爐2模擬熱風(fēng)爐；出水口 4模擬出鐵口 ；金屬網(wǎng)5用于承載實(shí)驗(yàn)原料；加熱管6可將水加熱，熱水可使實(shí)驗(yàn)原料融化；圍管8 |旲擬聞爐熱風(fēng)圍管；進(jìn)氣孔9 |旲擬聞爐風(fēng)口 ；用粒度為6?7mm的冰糖顆粒模擬焦炭、2?3mm冰顆粒模擬燒結(jié)礦、I?2mm的尿素顆粒模擬球團(tuán)礦。冰顆粒內(nèi)有植物油凝固顆粒，用于模擬燒結(jié)礦所含脈石。制作方法為凝結(jié)的植物油顆粒浸水后冷凍、破碎。
[0020]在實(shí)際高爐中，鐵礦石在下降過(guò)程中被還原、軟熔、形成渣鐵。根據(jù)這一特點(diǎn)，利用含有植物油內(nèi)核的冰顆粒模擬燒結(jié)礦，冰顆粒遇到熱空氣流而熔化出的水穿過(guò)料層滴落至裝置底部。其植物油內(nèi)核到達(dá)金屬網(wǎng)5處，與熱空氣和60°C的溫水接觸并熔化為液體，漂浮于溫水表面，這一過(guò)程模擬高爐渣鐵的形成過(guò)程。
[0021]在實(shí)際高爐中，焦炭起到爐料骨架的作用，在下降過(guò)程中緩慢消耗。根據(jù)這一特點(diǎn)，利用冰糖顆粒模擬焦炭。在實(shí)驗(yàn)原料下降過(guò)程中，冰糖顆粒緩慢溶于水滴中，其固態(tài)可維持到裝置金屬網(wǎng)處。
[0022]尿素為圓滑顆粒，用于模擬球團(tuán)礦，在下降過(guò)程中逐漸溶于水中，至消失。
[0023]此外，實(shí)際高爐存在風(fēng)口循環(huán)區(qū)，本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置的進(jìn)氣孔9模擬風(fēng)口，進(jìn)入的熱空氣將附近的冰塊迅速熔化，并加速冰糖顆粒和尿素顆粒的溶解，形成空腔。同時(shí)，因只有部分熱空氣能到達(dá)裝置中心，且動(dòng)能減少，溫度降低，難以迅速熔化中心料柱，因此會(huì)形成類(lèi)似高爐死料柱的固體區(qū)域，本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置模擬了這一死料柱的固體區(qū)域。
[0024]隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，裝置底部形成的液體不斷增多，可從出水口 4排出。這一過(guò)程模擬高爐出鐵。
[0025]實(shí)施例1
[0026]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的模擬高爐內(nèi)部三相物質(zhì)運(yùn)行的裝置，包括模擬高爐1、空氣加熱爐2、氣瓶3，其中，模擬高爐I上設(shè)有圍管8和與圍管8連通的多個(gè)進(jìn)氣孔9。模擬高爐I外周的圍管8與空氣加熱爐2通過(guò)管道連接，例如，利用硅膠管連接；空氣加熱爐2與氣瓶3用管道連接，例如，利用氣管連接。本發(fā)明不限于此，可以采用軟管、硬管等各種方式來(lái)連接。
[0027]本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置的模擬高爐I還設(shè)有出水口 4、金屬網(wǎng)5、加熱管6、熱電偶7 ;其中，加熱管6和熱電偶7位于模擬高爐I的下部，金屬網(wǎng)5設(shè)置在模擬高爐I內(nèi)部的下方，圍管8設(shè)置在金屬網(wǎng)5上方的模擬高爐I的外周。
[0028]模擬高爐I模擬高爐本體，可從其上部加入實(shí)驗(yàn)原料，模擬高爐I可以是透明的或半透明的容器，并且可以利用有機(jī)玻璃來(lái)制造，從而形成透明容器或半透明容器。模擬高爐I可以包括爐喉1-1、爐身1-2、爐腰1-3、爐腹1-4和爐缸1-5。本發(fā)明的模擬高爐I的各個(gè)部分與實(shí)際煉鋼中使用的高爐的各個(gè)部分具有相同的構(gòu)造，是實(shí)際煉鋼中使用的高爐的微縮模型，用于更加精確地模擬高爐煉鐵固液氣三相物質(zhì)的運(yùn)行情況。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中使用的高爐，可以對(duì)模擬高爐I的各個(gè)部分的尺寸進(jìn)行設(shè)定，例如，模擬高爐I的全高可以為740-920mm，其中，爐喉1_1直徑可以為170_190mm，爐喉高110mm-150mm，爐身1_2高可以為450-500mm,爐腰1_3直徑可以為250_300mm，爐腰1_3高可以為50_80mm，爐腹1_4高可以為70-100mm，爐缸1_5直徑可以為220_260mm，爐缸1_5高可以為60_90mm，但是本發(fā)明不限于此，可以根據(jù)本發(fā)明的基本構(gòu)造，以實(shí)際模型為基礎(chǔ)來(lái)模擬高爐本體。
[0029]空氣加熱爐2模擬熱風(fēng)爐，通過(guò)將經(jīng)過(guò)空氣加熱爐2的空氣加熱到預(yù)定溫度，然后經(jīng)由例如硅膠管的連接管道而通入到模擬高爐I中。氣瓶3與空氣加熱爐2連通，用于向空氣加熱爐2提供模擬高爐I內(nèi)部所需的氣體。
[0030]出水口 4從爐缸1-5伸出，用于模擬出鐵口，將爐缸1-5內(nèi)容納的融化原料按照設(shè)定的間隔從出水口 4排出。
[0031]金屬網(wǎng)5用于承載實(shí)驗(yàn)原料，在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，金屬網(wǎng)5用于承載模擬焦炭的冰糖、模擬燒結(jié)礦的冰顆粒以及模擬球團(tuán)礦的尿素，金屬網(wǎng)5可以具有直徑為
0.5mm?Imm的均勻網(wǎng)孔，以穩(wěn)定地承載上述實(shí)驗(yàn)原料。
[0032]加熱管6可將水加熱，加熱管6可以是棒狀或者圓環(huán)狀的加熱絲，但是本發(fā)明不限于此，加熱管6還可以是任何能夠?qū)t缸1-5進(jìn)行加熱的元件，加熱管6可拆卸地插入到爐缸1-5布置的與加熱管6的形狀和位置相對(duì)應(yīng)的位置內(nèi)，熱水可使實(shí)驗(yàn)原料融化，由于本發(fā)明中使用的實(shí)驗(yàn)原料是在60-70°C的溫度下對(duì)高爐煉鋼的過(guò)程進(jìn)行模擬，因此加熱管6可以加熱到所需的溫度范圍內(nèi)。
[0033]圍管8模擬高爐熱風(fēng)圍管，進(jìn)氣孔9模擬高爐風(fēng)口，圍管8通過(guò)橡膠管或硅膠管與空氣加熱爐2連通，加熱后的空氣被吹送到圍管8，圍管8與多個(gè)進(jìn)氣孔9連通，吹送入圍管8的空氣通過(guò)利用橡膠管或硅膠管進(jìn)入進(jìn)氣孔9，進(jìn)氣孔9周?chē)諝饬鲃?dòng)快，因此進(jìn)入的熱空氣將附近的冰塊迅速熔化，并加速冰糖顆粒和尿素顆粒的溶解，形成空腔。同時(shí)，因只有部分熱空氣能到達(dá)模擬高爐I中心，且動(dòng)能減少，溫度降低，難以迅速熔化中心料柱，因此會(huì)形成類(lèi)似高爐死料柱的固體區(qū)域，以模擬高爐實(shí)際運(yùn)行的真實(shí)狀態(tài)。
[0034]下面，將結(jié)合上述內(nèi)容來(lái)詳細(xì)描述使用本發(fā)明中的實(shí)驗(yàn)裝置模擬高爐內(nèi)部固液氣三相運(yùn)行情況的實(shí)驗(yàn)方法，所述實(shí)驗(yàn)方法包括模擬爐料下降、爐料軟溶、渣鐵形成、高爐出鐵、氣流上升等過(guò)程。
[0035]首先，向模擬高爐I加水，水位高于金屬網(wǎng)52mm?3mm，隨后，將實(shí)驗(yàn)原料模擬高爐布料的方式加入實(shí)驗(yàn)裝置中，用以觀察爐料的運(yùn)行。
[0036]接下來(lái)，向模擬高爐I通入100°C?150°C的熱空氣，該熱空氣是通過(guò)氣瓶3提供到氣體加熱爐2，經(jīng)氣體加熱爐2加熱后供應(yīng)到模擬高爐I中，具體地，熱氣流流經(jīng)圍管8，然后進(jìn)入進(jìn)氣孔9，以與爐料接觸。
[0037]此外，將模擬高爐I中的水加熱至待實(shí)驗(yàn)原料熔點(diǎn)，熱空氣流進(jìn)入模擬高爐1，將進(jìn)氣孔處的實(shí)驗(yàn)原料熔化，形成局部的空腔；模擬高爐I內(nèi)的實(shí)驗(yàn)原料與熱氣流接觸，由上至下逐漸融化并向下滴落至底部；原料被部分溶解；每隔一段時(shí)間，從出水口 4排出熔化后的原料。
[0038]實(shí)施例2
[0039]具體地，使用本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置模擬高爐內(nèi)部固液氣三相運(yùn)行情況的實(shí)驗(yàn)方法包括下述步驟:向模擬高爐I加水，水位高于金屬網(wǎng)52mm?3mm ;從模擬高爐I上部,將實(shí)驗(yàn)原料模擬高爐布料的方式加入實(shí)驗(yàn)裝置中；空氣流從氣瓶3進(jìn)入空氣加熱爐2被加熱至100°C?150°C，然后通入模擬高爐；用加熱管6加熱模擬高爐I的水至60°C?70°C ;熱空氣流進(jìn)入模擬高爐1，將進(jìn)氣孔處的冰顆粒熔化，形成局部的空腔，模擬高爐的風(fēng)口循環(huán)區(qū)；容器中心的原料形成的料柱模擬高爐的死料柱；模擬高爐I內(nèi)的冰顆粒與熱氣流接觸，由上至下逐漸融化成水并向下滴落至底部；冰糖顆粒和尿素顆粒被水部分溶解，模擬了高爐內(nèi)鐵礦石被煤氣流還原滴落，焦炭被煤氣流熔損的過(guò)程；在金屬網(wǎng)5處，實(shí)驗(yàn)原料與熱水接觸并逐漸溶于水，冰顆粒中的植物油顆粒融化為液體，漂浮在水表面，模擬高爐渣鐵界面；每隔一段時(shí)間，從出水口 4排水，模擬高爐出渣和鐵的過(guò)程。
[0040]在本發(fā)明中的實(shí)驗(yàn)裝置中，所述冰糖顆粒的粒度為6?7mm，用于模擬焦炭；所述冰顆粒的粒度為2?3mm，模擬燒結(jié)礦，其內(nèi)核為植物油凝固顆粒，用于模擬燒結(jié)礦中的脈石；所述尿素的粒度為I?2mm,用于模擬球團(tuán)礦。
[0041]實(shí)施例3
[0042]下面，結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述使用本發(fā)明中的實(shí)驗(yàn)裝置模擬高爐內(nèi)部固液氣三相運(yùn)行情況的實(shí)驗(yàn)方法。
[0043]在根據(jù)發(fā)明的本示例性實(shí)施例中，參照?qǐng)D1，模擬高爐I模擬高爐形狀，模擬高爐I全高800mm,爐喉高130mm,爐身高470mm,爐喉直徑180mm,爐腰直徑280mm,爐腰高60mm,爐腹高80mm，爐缸直徑240mm，爐缸高80mm。按照上述操作方法，將準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)原料，按照冰顆粒:尿素:冰糖顆粒=100:10:15的比例分20批次加入模擬高爐I。熱空氣溫度為120°C，以0.03MPa的壓力通入模擬高爐I。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為:在容器進(jìn)氣孔9處，冰顆粒首先熔化，逐漸形成空腔，上部的原料逐漸產(chǎn)生液體向下滴落至容器底部，每隔15分鐘將模擬高爐內(nèi)產(chǎn)生的液體排出。具體地，熱風(fēng)在上升過(guò)程中，與原料發(fā)生熱交換，使得原料不斷地由固體轉(zhuǎn)化為液體。因穿過(guò)模擬高爐I上部原料的熱風(fēng)溫度較低，上部爐料基本保持固態(tài)；因穿過(guò)模擬高爐I中部原料的熱風(fēng)溫度不足以迅速熔化原料，中部原料出現(xiàn)類(lèi)似爐料軟熔的現(xiàn)象；因穿過(guò)模擬高爐I的下部原料的熱風(fēng)溫度較高，固體原料熔化速度快，體積不斷縮小，為中部及上部的原料提供下降空間；模擬高爐I的原料在重力的作用下不斷下降。熱風(fēng)在上升過(guò)程中不斷熔化冰塊，在所經(jīng)過(guò)的路徑融化產(chǎn)生的液體和管道反映了模擬高爐I內(nèi)的氣體分布。
[0044]在上述方法中，全面地模擬高爐固液氣三相運(yùn)行的物理過(guò)程以及內(nèi)部物料的運(yùn)行情況，具體地，模擬爐料下降、爐料軟溶、渣鐵形成、高爐出鐵、氣流上升等過(guò)程。
[0045]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果還在于，本發(fā)明較全面的模擬了高爐煉鐵固液氣三相物質(zhì)的運(yùn)行情況，操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)原料廉價(jià)易得，模擬過(guò)程透明直觀。操作者還可根據(jù)實(shí)際需要，采用不同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。
[0046]盡管已經(jīng)結(jié)合示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求所限定的范圍下，可對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行各種修改和改變，而所有這些改變均在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬高爐固液氣三相運(yùn)行實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，該實(shí)驗(yàn)裝置包括模擬高爐(I)、空氣加熱爐(2)、氣瓶(3)，其中，模擬高爐(I)上設(shè)有圍管(8)和與圍管(8)連通的多個(gè)進(jìn)氣孔(9)，圍管(8)與空氣加熱爐(2)連接，空氣加熱爐(2)與氣瓶(3)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，模擬高爐(I)還設(shè)有出水口(4)、金屬網(wǎng)(5)、加熱管(6)、熱電偶(7);其中,加熱管(6)和熱電偶(7)位于模擬高爐(I)的下部，金屬網(wǎng)(5)設(shè)置在模擬高爐(I)內(nèi)部的下方，圍管(8)設(shè)置在金屬網(wǎng)(5)上方的模擬高爐(I)外周。
3.如權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述連接方式通過(guò)硅膠管連接或者管道連接。
4.如權(quán)利要求1或2所述實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述模擬高爐(I)全高740-920_，爐喉(1-1)直徑 170-190mm,爐身(1-2 )高 450_500臟，爐腰(1-3)直徑 250_300臟，爐腰(1-3)高 50-80mm，爐腹(1-4 )高 70-100_，爐缸(1-5 )直徑 220_260mm，爐缸(1-5 )高 60_90mm。
5.如權(quán)利要求4所述實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述模擬高爐(I)全高800_，爐喉(1-1)直徑180mm,爐身(1_2)高470mm,爐腰(1_3)直徑280mm,爐腰(1_3)高60mm,爐腹(1_4)高80mm,爐缸(1-5)直徑 240mm,爐缸(1-5)高 80mm。
6.如權(quán)利要求1或2所述實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述模擬高爐(I)是透明容器或者半透明容器。
7.如權(quán)利要求1或2所述實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，模擬高爐(I)模擬高爐本體，空氣加熱爐(2 )模擬熱風(fēng)爐，出水口( 4 )模擬出鐵口，金屬網(wǎng)(5 )用于承載實(shí)驗(yàn)原料，加熱管(6 )將水加熱使實(shí)驗(yàn)原料融化，圍管(8) |旲擬聞爐熱風(fēng)圍管，進(jìn)氣孔(9) |旲擬聞爐風(fēng)口。
8.一種使用如權(quán)利要求1到7中的任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的實(shí)驗(yàn)裝置模擬高爐固液氣三相運(yùn)行實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，該實(shí)驗(yàn)方法包括下述步驟: (a)向模擬高爐(I)加水； (b)將實(shí)驗(yàn)原料模擬高爐布料的方式加入實(shí)驗(yàn)裝置中； (C)通過(guò)空氣加熱爐(2)向模擬高爐(I)通入熱空氣； Cd)將模擬高爐(I)中的水加熱至實(shí)驗(yàn)原料熔點(diǎn)； (e)先將進(jìn)氣孔處的實(shí)驗(yàn)原料熔化，形成局部空腔；再由上至下逐漸融化并向下滴落至底部，使原料被部分溶解； Cf)每隔一段時(shí)間，將熔化的原料從出水口(4)排出。
9.如權(quán)利要求8所述實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)原料包括: 冰糖，粒度為6?7mm，模擬焦炭； 冰顆粒，粒度2?3mm，模擬燒結(jié)礦，尿素，粒度I?2mm，模擬球團(tuán)礦。
10.如權(quán)利要求9所述實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，所述冰顆粒，其內(nèi)核為植物油凝固顆粒，用于模擬燒結(jié)礦中的脈石。
【文檔編號(hào)】F27B17/02GK103697696SQ201310740666
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】張曦東, 曾加慶, 楊利彬, 鄭叢杰, 趙進(jìn)宣, 吳偉, 林瑛, 董睿, 蔡偉, 余健 申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院