專(zhuān)利名稱(chēng)：鐵水預(yù)處理模擬試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種鐵水預(yù)處理模擬試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
鐵水預(yù)處理主要目的是降低成品鋼中P、S含量，使進(jìn)入轉(zhuǎn)爐的鐵水初始P、S含量比較低，為最終獲得低P低S鋼坯創(chuàng)造條件，目前，公知的一般的鐵水預(yù)處理模擬試驗(yàn)裝置僅能測(cè)量ー些相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)流量調(diào)節(jié)控制；不能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全機(jī)制エ藝連鎖、切斷等控制；不能實(shí)現(xiàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的保存和查詢(xún)；不能實(shí)現(xiàn)參數(shù)畫(huà)面的顯示，給科研和教學(xué)帶來(lái)了諸多不便。為了更好的控制鐵水成分變化，需要精確的知道所噴粉劑在包內(nèi)的停留時(shí)間、均混時(shí)間和穿透比的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，需要更精確的控制流量調(diào)節(jié)，需要事后查 詢(xún)過(guò)程數(shù)據(jù)，進(jìn)而為優(yōu)化鐵水預(yù)處理工藝提供數(shù)據(jù)參考。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供ー種鐵水預(yù)處理模擬試驗(yàn)裝置。ー種鐵水預(yù)處理模擬試驗(yàn)裝置，包括鐵水包、噴粉罐、控制電柜、儲(chǔ)氣罐。鐵水包的本體，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，由實(shí)際生產(chǎn)中的鐵水包形狀按比例設(shè)計(jì)；鐵水包外圍設(shè)有方罩，方罩外形為長(zhǎng)方體，用于消除觀(guān)察時(shí)折射的影響，方罩采用材料為有機(jī)玻璃；鐵水包底部有支架支撐，支架采用方管鋼支架；鐵水包側(cè)壁安裝有電導(dǎo)率信號(hào)采集端ロ，電導(dǎo)率儀與電導(dǎo)率信號(hào)采集端ロ連接，電導(dǎo)率儀通過(guò)該采集端ロ采集鐵水包內(nèi)液體的電導(dǎo)率信號(hào)，鐵水包上方設(shè)有噴槍?zhuān)瑖姌尀榧?xì)長(zhǎng)無(wú)縫鋼管，交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)絲杠聯(lián)結(jié)裝置與噴槍連接，控制嗔槍升降。噴粉罐上安裝第一壓カ表和第一安全閥,第一壓カ表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)噴粉罐內(nèi)壓力，第一安全閥用于實(shí)驗(yàn)結(jié)束后和出現(xiàn)事故時(shí)排壓，噴粉罐頂部設(shè)有給料裝置，給料裝置包括稱(chēng)料緩沖器、錐形入料口和球形給料閥；稱(chēng)料緩沖器與重力傳感器相連，實(shí)時(shí)測(cè)量剩余粉劑質(zhì)量；球形給料閥安裝在噴粉罐上，用于控制粉劑的加入時(shí)機(jī)，錐形入料ロ置于球形給料閥上；粉劑流化設(shè)備包括第一質(zhì)量流量控制器、第二質(zhì)量流量控制器和第三質(zhì)量流量控制器，粉劑流化所需氣體由三個(gè)質(zhì)量流量控制器聯(lián)合控制，三個(gè)粉劑流化氣體管道的兩端分別與從儲(chǔ)氣罐出來(lái)的總管道和噴粉罐底部連接。從儲(chǔ)氣罐出來(lái)的氣體總管道中依次安裝有第二壓カ表、第一旋擰閥和第一壓カ變送器；第二壓カ表實(shí)時(shí)測(cè)量管道中的氣體流量和氣體壓力；第一旋擰閥是用于控制噴吹氣體的開(kāi)關(guān)；第一壓カ變送器將采集的氣體壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，儲(chǔ)氣罐側(cè)面安裝第二安全閥，第二安全閥用于在處理突發(fā)事故時(shí)釋放儲(chǔ)氣罐里的氣體；儲(chǔ)氣罐與空氣壓縮機(jī)相連的氣體輸送管道上依次設(shè)置第二旋擰閥和第二壓カ變送器，空氣壓縮機(jī)將壓縮后的空氣輸送到儲(chǔ)氣罐；所述控制電柜中，包括通信裝置、PLC控制器、上位組態(tài)計(jì)算機(jī)和顯示器，計(jì)算機(jī)通過(guò)通信裝置連接PLC，實(shí)現(xiàn)控制與數(shù)據(jù)同步采集，顯示器與計(jì)算機(jī)配套使用。計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)置把各相關(guān)量實(shí)時(shí)顯示，PLC內(nèi)部通過(guò)預(yù)先編程實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)備的動(dòng)作連鎖與連續(xù)執(zhí)行，噴槍升降由交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)絲杠聯(lián)結(jié)裝置按照上位計(jì)算機(jī)上設(shè)置的參數(shù)執(zhí)行程序運(yùn)行；控制電柜中還安裝有報(bào)警器，當(dāng)氣體壓力過(guò)大或者在處理易爆氣體漏氣時(shí)發(fā)出警報(bào)。電導(dǎo)率儀與上位組態(tài)計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)中裝有電導(dǎo)率儀配套驅(qū)動(dòng)軟件，交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)絲杠聯(lián)結(jié)裝置和重力傳感器、三個(gè)質(zhì)量流量控制器均與控制電柜中的PLC相連。電導(dǎo)率儀通過(guò)實(shí)時(shí)采集液體電導(dǎo)率，并同步顯示在組態(tài)畫(huà)面中。試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要全部或部分的在計(jì)算機(jī)中記錄和保存，也可進(jìn)行表格、曲線(xiàn)、數(shù)據(jù)庫(kù)等格式的導(dǎo)出。采用本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置進(jìn)行鐵水預(yù)處理模擬試驗(yàn)，具體步驟如下步驟I :初始化工藝參數(shù)，包括鐵水包的尺寸、熔池液面高度、噴槍距熔池底部的距離、粉劑粒度、固氣比、粉劑每次加入量和初始?xì)怏w流量數(shù)據(jù)，選擇試驗(yàn)所需的熔劑、示蹤齊 。步驟2 :選擇要測(cè)量的選項(xiàng)均混時(shí)間、停留時(shí)間或者穿透比；根據(jù)選擇測(cè)量的選 項(xiàng)加入適量的熔劑，如果選擇測(cè)量穿透比，則需要選擇合適的捕獲劑并加入適量于熔劑頂部。步驟3 :調(diào)節(jié)噴粉罐、儲(chǔ)氣罐和噴槍利用與機(jī)電控制裝置相連的重力感應(yīng)器控制噴粉罐中的粉劑加入量，利用與控制裝置相連的三個(gè)質(zhì)量流量控制器控制氣體流量，調(diào)節(jié)三個(gè)管道中的質(zhì)量流量控制器，實(shí)現(xiàn)氣體分配，利用交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)絲杠聯(lián)結(jié)裝置控制噴槍的升降。步驟4:開(kāi)始噴吹粉劑，用電導(dǎo)率儀測(cè)量熔池中示蹤劑的含量，實(shí)時(shí)用計(jì)算機(jī)記錄示蹤劑含量的變化，觀(guān)察示蹤劑含量是否穩(wěn)定，示蹤劑含量穩(wěn)定后保存記錄數(shù)據(jù)，即得到均混時(shí)間，穩(wěn)定后的溶解量與總的示蹤劑量的比值即為穿透比。步驟5 :如果需要繼續(xù)測(cè)量其它組實(shí)驗(yàn)，轉(zhuǎn)到步驟2。否則結(jié)束實(shí)驗(yàn)。有益效果本實(shí)用新型裝置通過(guò)實(shí)驗(yàn)的研究，能夠準(zhǔn)確的模擬出實(shí)際生產(chǎn)中鐵水包在不同噴吹粉劑量和吹氣量的情況下的粉劑均混時(shí)間、停留時(shí)間和穿透比，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鐵水包內(nèi)參數(shù)變化以及實(shí)時(shí)的噴吹粉劑量和吹氣量，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)鐵水預(yù)處理過(guò)程的運(yùn)作虛擬化?，F(xiàn)場(chǎng)的ー些數(shù)據(jù)可以作為實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，研究結(jié)果用以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)提供比較準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作，并為教學(xué)提供操作流程平臺(tái)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。具體優(yōu)點(diǎn)在于I、計(jì)算機(jī)控制氣體的流量和粉劑的噴吹量，反饋出實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的流量，實(shí)時(shí)的內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)亦反應(yīng)在計(jì)算機(jī)中；2、可以直接輸入エ廠(chǎng)數(shù)據(jù)、原材料性質(zhì)和エ廠(chǎng)操作條件，計(jì)算機(jī)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并對(duì)實(shí)驗(yàn)條件下達(dá)需要改進(jìn)的指令；3、實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，可以容易清晰的看到實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)改進(jìn);4、實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，可以從計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備處控制實(shí)驗(yàn)的全部部分；5、采用操作、監(jiān)視集中，控制分散的原則，PLC以エ藝設(shè)備為単元分散設(shè)置，一方面可獲得良好的實(shí)時(shí)響應(yīng)，另ー方面也提高了系統(tǒng)的可靠性，即一臺(tái)PLC故障都不會(huì)波及其它單元；6、具有通用性及互換性；7、機(jī)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、成本低廉、操作方便直觀(guān)、使用可靠、故障率低；8、既可用于科研也可用于教學(xué)，在科研方面，可以用其研究結(jié)果為實(shí)際生產(chǎn)提供參考和指導(dǎo)；在教學(xué)方面，可以提供操作流程平臺(tái)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例模擬試驗(yàn)裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖，其中，I-鐵水包，2-噴粉罐，3-控制電柜，4-儲(chǔ)氣罐，5-方管鋼支架，6-方罩，7-電導(dǎo)率儀，8-噴槍?zhuān)?-交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)絲杠聯(lián)結(jié)裝置，10-第一壓カ表，11-第一安全閥，12-稱(chēng)料緩沖器，13-錐形入料ロ，14-球形給料閥，15-重力傳感器，16-第一質(zhì)量流量控制器，17-第二質(zhì)量流量控制器，18-第三 質(zhì)量流量控制器，19-第二壓カ表，20-第一旋擰閥，21-第一壓カ變送器，22-第二安全閥，23-第二旋擰閥，24-空氣壓縮機(jī)，25-第二壓カ變送器，26-報(bào)警器；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例模擬試驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)ー步說(shuō)明。本實(shí)用新型的鐵水預(yù)處理模擬試驗(yàn)裝置，包括鐵水包I、噴粉罐2、控制電柜3、儲(chǔ)
氣罐4。鐵水包I的本體，按與實(shí)際鐵水包比例為I : 4制作，鐵水包I底部有支架支撐，支架采用方管鋼支架5，鐵水包外圍設(shè)有方罩6，方罩6外形為長(zhǎng)方體，用于消除觀(guān)察時(shí)折射的影響，方罩6采用材料為有機(jī)玻璃；鐵水包I側(cè)壁安裝有電導(dǎo)率信號(hào)采集端ロ，電導(dǎo)率儀7與電導(dǎo)率信號(hào)采集端ロ連接，電導(dǎo)率儀7通過(guò)該端ロ采集鐵水包內(nèi)液體的電導(dǎo)率信息，鐵水包I上方設(shè)有噴槍8，噴槍8為細(xì)長(zhǎng)無(wú)縫鋼管；交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)絲杠聯(lián)結(jié)裝置9通過(guò)三相齒輪減速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)絲杠連接于噴槍8。電導(dǎo)率儀選用的型號(hào)是DDSJ-308A，三相齒輪減速電動(dòng)機(jī)選用的型號(hào)是YTCJLD。噴粉罐2上安裝第一壓カ表10和第一安全閥11，第一壓カ表10實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)噴粉罐2內(nèi)壓力，第一安全閥11用于實(shí)驗(yàn)結(jié)束后和出現(xiàn)事故時(shí)排壓，噴粉罐2頂部設(shè)有給料裝置，給料裝置包括稱(chēng)料緩沖器12、錐形入料ロ 13和球形給料閥14 ;稱(chēng)料緩沖器12與重力傳感器15相連，實(shí)時(shí)測(cè)量剩余粉劑質(zhì)量；球形給料閥14安裝在噴粉罐2上，用于控制粉劑的加入時(shí)機(jī)，錐形入料ロ 13置于球形給料閥14上；粉劑流化設(shè)備包括第一質(zhì)量流量控制器16、第二質(zhì)量流量控制器17和第三質(zhì)量流量控制器18，噴粉罐2底部分別連接第一質(zhì)量流量控制器16、第二質(zhì)量流量控制器17和第三質(zhì)量流量控制器18，重力傳感器選用型號(hào)是STC-30kg,質(zhì)量流量控制器選用型號(hào)是S49-33/MT。從儲(chǔ)氣罐4出來(lái)的總管道依次安裝有第二壓カ表19、第一旋擰閥20和第一壓カ變送器21 ;第二壓カ表19實(shí)時(shí)測(cè)量管道中的氣體壓力；第一旋擰閥20是用于控制噴吹氣體的開(kāi)關(guān)；第一壓カ變送器21將采集的氣體壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，儲(chǔ)氣罐4側(cè)面安裝第二安全閥22和第二旋擰閥23，第二安全閥22用于在處理突發(fā)事故時(shí)釋放儲(chǔ)氣罐4里的氣體；儲(chǔ)氣罐4與空氣壓縮機(jī)24相連的氣體輸送管道上依次設(shè)置第二旋擰閥23個(gè)第二壓カ變送器25，空氣壓縮機(jī)24將壓縮后的空氣輸送到儲(chǔ)氣罐4 ;第一和第二壓カ變送器選用型號(hào)是BR572，第一和第二壓カ表選用型號(hào)是YWK-50?？刂齐姽襁x用現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)控制電柜，其中包括通信裝置(采用西門(mén)子CP1413通信處理器)、兩套PLC控制器(型號(hào)分別是PLC-I :H0LLIAS-lec G3 LM3109，PLC-2 :LM3313)、上位組態(tài)計(jì)算機(jī)和顯示器，計(jì)算機(jī)通過(guò)通信裝置連接PLC，實(shí)現(xiàn)控制與數(shù)據(jù)同步采集，顯示器與計(jì)算機(jī)配套使用，均采用常規(guī)配置。上位組態(tài)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)置把各相關(guān)量實(shí)時(shí)顯示，PLC內(nèi)部通過(guò)預(yù)先編程實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)備的動(dòng)作連鎖與連續(xù)執(zhí)行，噴槍升降由交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)絲杠聯(lián)結(jié)裝置按照上位組態(tài)計(jì)算機(jī)上設(shè)置的參數(shù)執(zhí)行程序運(yùn)行；控制電柜中還安裝有報(bào)警器26，報(bào)警器26選用YLW-110型壓カ報(bào)警器，當(dāng)氣體壓力過(guò)大或者在處理易爆氣體漏氣時(shí)發(fā)出警報(bào)。電導(dǎo)率儀與上位組態(tài)計(jì)算機(jī)連接，上位組態(tài)計(jì)算機(jī)中裝有電導(dǎo)率儀配套驅(qū)動(dòng)軟件，交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)絲杠聯(lián)結(jié)裝置、三個(gè)質(zhì)量流量控制器和重力傳感器均與控制電柜中的PLC相連。電導(dǎo)率儀通過(guò)實(shí)時(shí)采集液體電導(dǎo)率，并同步顯示在組態(tài)畫(huà)面中。試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要全部或部分的在上位組態(tài)計(jì)算機(jī)中記錄和保存，也可進(jìn)行表格、曲線(xiàn)、數(shù)據(jù)庫(kù)等格式的導(dǎo)出。 采用本實(shí)用新型裝置進(jìn)行模擬試驗(yàn)，步驟如下步驟I :根據(jù)表I數(shù)據(jù)初始化鐵水包的尺寸，根據(jù)表2數(shù)據(jù)初始化氣體流量，熔池液面高度、噴槍距熔池底部的距離、粉劑粒度、固氣比按照表3、4、5里的參數(shù)初始化，粉劑毎次加入量設(shè)置為40g，根據(jù)相似理論由原型氣體流量算出模型的氣體流量如表2，本實(shí)驗(yàn)選用特制空心三氧化ニ鋁顆粒作為粉劑，密度為O. 7t/m3，粒徑為O. 00 O. 315mm，實(shí)驗(yàn)中將粉劑用飽和食鹽水浸泡處理后烘干篩分。往鐵水包內(nèi)裝入指定高度的鋼水模擬液體(水)，使用交流電機(jī)拖動(dòng)絲桿將噴槍下降至鐵水包液面以下的預(yù)定深度，打開(kāi)空氣壓縮機(jī)24、儲(chǔ)氣罐4和噴粉罐2之間的第一旋抒閥20、空氣壓縮機(jī)24和儲(chǔ)氣罐4之間的第二旋抒閥23，調(diào)節(jié)第一質(zhì)量流量控制器16、第二質(zhì)量流量控制器17和第三質(zhì)量流量控制器18。表I鐵水包原型與物理模型的主要參數(shù)
物理性能原型模型
上ロ直徑，mm3552888
底部直徑，mm3228807
高，mm3220805表2原型和模型的氣體流量
原型氣流量 QP，m3.h_1112.09 137.78 170.44 209.97-
模型氣流量 Qm，Nm3-h'13.934.886.087.53表3噴嘴離底高度為75mm時(shí)停留時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求1.一種鐵水預(yù)處理模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于包括鐵水包、噴粉罐、控制電柜、儲(chǔ)氣te ； 所述鐵水包外圍設(shè)有方罩；鐵水包底部有支架支撐；鐵水包側(cè)壁安裝有電導(dǎo)率信號(hào)采集端口，電導(dǎo)率儀與電導(dǎo)率信號(hào)采集端口連接，鐵水包上方設(shè)有噴槍?zhuān)涣麟妱?dòng)機(jī)拖動(dòng)絲杠聯(lián)結(jié)裝置與噴槍連接； 所述噴粉罐上安裝第一壓力表和第一安全閥，噴粉罐頂部設(shè)有給料裝置，給料裝置包括稱(chēng)料緩沖器、錐形入料口和球形給料閥；稱(chēng)料緩沖器與重力傳感器相連；球形給料閥安裝在噴粉罐上，錐形入料口置于球形給料閥上；粉劑流化設(shè)備包括第一質(zhì)量流量控制器、第二質(zhì)量流量控制器和第三質(zhì)量流量控制器，三個(gè)粉劑流化氣體管道的兩端分別與從儲(chǔ)氣罐出來(lái)的總管道和噴粉罐底部連接； 從儲(chǔ)氣罐出來(lái)的總管道中依次安裝有第二壓力表、第一旋擰閥和第一壓力變送器；儲(chǔ)氣罐側(cè)面安裝第二安全閥，儲(chǔ)氣罐與空氣壓縮機(jī)相連的氣體輸送管道上依次設(shè)置第二旋擰閥和第二壓力變送器； 所述控制電柜中，包括通信裝置、PLC控制器、上位組態(tài)計(jì)算機(jī)和顯示器，上位組態(tài)計(jì)算機(jī)通過(guò)通信裝置連接PLC，電導(dǎo)率儀與上位組態(tài)計(jì)算機(jī)連接交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)絲杠聯(lián)結(jié)裝置、質(zhì)量流量控制器和重力傳感器均與控制電柜中的PLC相連。
專(zhuān)利摘要一種鐵水預(yù)處理模擬試驗(yàn)裝置，包括鐵水包、噴粉罐、控制電柜和儲(chǔ)氣罐；鐵水包側(cè)壁安裝電導(dǎo)率信號(hào)采集端口連接電導(dǎo)率儀，鐵水包上方有噴槍?zhuān)涣麟妱?dòng)機(jī)拖動(dòng)絲杠聯(lián)結(jié)裝置與噴槍連接；噴粉罐上安裝第一壓力表和第一安全閥，噴粉罐頂部設(shè)有給料裝置，噴粉罐底部分別連接三個(gè)質(zhì)量流量控制器；空氣壓縮機(jī)經(jīng)第二壓力變送器和第二旋擰閥連接儲(chǔ)氣罐；控制電柜中包括通信裝置、PLC控制器、上位組態(tài)計(jì)算機(jī)和顯示器。本裝置通過(guò)實(shí)驗(yàn)的研究，能準(zhǔn)確模擬出實(shí)際生產(chǎn)中鐵水包在不同噴吹粉劑量和吹氣量的情況下的粉劑均混時(shí)間、停留時(shí)間和穿透比，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鐵水包內(nèi)參數(shù)變化以及實(shí)時(shí)的噴吹粉劑量和吹氣量，實(shí)現(xiàn)整個(gè)鐵水預(yù)處理過(guò)程的運(yùn)作虛擬化。
文檔編號(hào)G01N27/04GK202649156SQ201220182189
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者羅志國(guó), 孫俊杰, 鄒宗樹(shù), 張樹(shù)才, 茹家勝 申請(qǐng)人:東北大學(xué)