[实用新型]一种高炉炉缸死料柱的模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及高炉炼铁领域，特别涉及一种高炉炉缸死料柱的模拟装置。

背景技术

炉缸是决定高炉寿命的关键部位。炉缸的侵蚀大体上可以从传热学及流体力学出发来 解释，熔融的铁水流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，焦炭在这里的堆积的疏松度为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、高温炉渣的化学侵蚀，其工作条件尤其恶劣。

死料柱在炉缸内的位置、大小和孔隙度对炉缸内铁水流动以及耐火材料的冲刷侵蚀都 有显著影响，在高炉内无法控制死料柱的变化。

解决上述问题，需要研究死料柱在高炉内的特性，本实用新型通过应用物理模拟的手 段设计一套装置模拟高炉炉缸死料柱，使问题得到解决。

国内，在应用模拟手段对高炉炉缸死料柱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死料柱的研究涉及的因素较多，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。国外关于高炉炉缸方面的物理模拟研究众说纷纭，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、互相印证， 造成大量的重复研究和资源浪费。

公告号CN203981374U的实用新型提出了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。该装置可以从整体上模拟出高炉炉缸内铁水的流动状态，为减轻铁水对 炉缸壁及缸底的冲刷提供了理论依据。其中该装置的死料柱是通过有机玻璃容器上的倒 “L”形的支撑台以及固定在支撑台上的固定杆，来控制死料柱在炉缸中的位置。由于固 定杆在支撑台上的位置被限定，因此死料柱的漂浮深度即被限定，不能随意调节，这就不 能模拟实际生产中死料柱漂浮深度变化的实际情况。

公告号CN102719580A的发明介绍了一种提高炉缸焦炭强度的高炉操作方法，该方法由 风口喷吹高反应性焦粉，同时在入炉料中加入高反应性焦块，从而提高炉缸死料柱处焦炭 的强度，保证高炉顺行。但该发明是从入炉原料分析炉缸死料柱的相关变化，并不能反映 死料柱在炉缸内的变化对铁水流动的影响。

公告号CN102279091A的发明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，包括圆筒形透明容器、密封盖、空气散放孔、冷风围管和放水口组成。该通过建立高 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，但该方法并没 有详细介绍高炉炉缸死料柱，对于死料柱的位置、孔隙度等参数均未提及。

公告号CN203174124U的实用新型提出了一种高炉及其高炉炉缸，通过难熔合金层、设 置在难熔合金外侧的碳砖层，以及碳砖层外侧的冷却壁层，形成低温过度区，在难熔合金 表面形成薄铁层，对炉缸起到良好的保护作用，延长炉缸的使用寿命。但该方法对炉缸内 死料柱并没有做介绍，死料柱的变化对炉缸寿命的影响也没有提及。

综合来说，针对高炉炉缸死料柱的模拟，目前还没有准确有效的实验方法。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是结合高炉炉缸生产技术特点，设计了一种高炉炉缸 死料柱的模拟装置，可以研究高炉炉缸内部死料柱的变化，有效减轻铁水对炉缸炉底的冲 刷，以达到延长高炉炉缸炉底寿命的目的。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种高炉炉缸死料柱的模拟装置，包括支撑架和炉缸模型，炉缸模型由支撑架支撑， 炉缸模型设有出液口，在炉缸模型内设置与其同心的死料柱模拟装置，所述死料柱模拟装 置由圆筒金属架和纱网构成，圆筒金属架内部设有同心的金属内筒架，圆筒金属架和金 属内筒架表面覆盖纱网，在圆筒金属架和金属内筒架之间填入不同直径的硬质球，控制死 料柱模拟装置的孔隙度为0.2-0.4，在金属内筒架内设有多个配重金属块。