[发明专利]一种转炉熔池动力学模拟装置及方法

说明书

本发明提供了一种转炉熔池动力学模拟装置及方法，包括转炉单元(1)、电导率仪(2)、酸度仪(3)、压力应变仪(4)、气体输送阀柜(5)、PLC控制柜(6)、控制器(7)；控制器(7)分别与电导率仪(2)、酸度仪(3)、压力应变仪(4)、PLC控制柜(6)相连，电导率仪(2)、酸度仪(3)、压力应变仪(4)分别与转炉单元(1)相连，气体输送阀柜(5)连接于转炉单元(1)与PLC控制柜(6)之间，PLC控制柜(6)控制气体输送阀柜(5)向转炉单元(1)内输送气体。本装置设置倾动机构，可实现转炉本体倾动，对于顶吹、底吹、气‑液反应、渣‑钢反应、溅渣护炉与炉衬侵蚀多因素在一套装置内完成测定，装置结构简单，可操作性强。

技术领域

本发明涉及转炉熔池领域，尤其是一种用于转炉熔池动力学研究的模拟装置及方法。

背景技术

转炉钢产量占世界总钢产量的70％左右，转炉是目前世界上使用最普遍的炼钢设备，顶底复吹转炉从改善熔池的搅拌方面综合顶吹和底吹转炉技术优点，进一步缩短了钢水温度和成分的混匀效率。随着中国钢铁工业的发展，规模化经营已经普遍，钢铁企业越来越注重产品质量的提升，作为前道工序，钢水的质量直接影响着下道工序，顶底复吹转炉由于其良好的综合冶炼功能,受到广泛的应用。

转炉顶底复合吹炼技术的核心之一是如何对转炉熔池的搅摔强度进行有效的调节和控制。针对所确定的转炉吨位和炉型等生产条件，从缩短熔池混匀时间、提高熔池渣-钢传质、降低炉衬侵蚀等角度，研究顶吹氧枪和底吹供气元件的结构与布置，及底吹供气强度与顶吹供气强度的配合等，以使复吹转炉达到最佳的冶金效果。

转炉生产是温度高、速度快、连续性强的过程，对熔池内部的液相流动、气-液相混合、渣-钢相混合及元素反应等很难形成直观的观测与检测。利用相似原理，冷态模拟(水力学模拟)作为一个可视性、可操作性、可检测性具优的方法可为转炉工艺优化提供更直接、科学的方案。

已有的转炉水实验模拟装置是通过转炉顶吹供气强度、底吹供气强度、熔池液体(水或油)等元素配合方式或模型形状的改变来实现转炉生产过程某一功能的模拟，实现从单一角度的工艺优化。这种转炉顶吹供气强度、底吹供气强度、熔池液体(水或油)等元素配合方式或模型形状的改变与现实的转炉功能相比，有一共同点，即可以实现转炉某一功能的模拟。但也存在明显的缺点，即不能满足转炉复杂功能集成的需要，主要表现为：转炉模型均为静止，不能模拟真实转炉的倾动；转炉模型底吹与顶吹供气系统控制都为人工，不能模拟转炉生产的自动化，并进一步限制了供气系统的灵活调节，且该设置限制了更多布置与调整方案的实施；只能模拟熔池动力学，对于转炉内最主要的渣-钢传质反应无能为力；只能突出转炉顶吹供气强度、底吹供气强度、熔池液体(水或油)等元素配合方式对熔池搅动效果的改善，对于转炉生产更关心的安全及维护则束手无策，主要表现为忽略了搅动强调变化对炉衬侵蚀与维护的影响。

实践证明，转炉冶炼过程是涉及转炉本体倾动、顶吹氧气与底吹气体、气-液反应、渣-钢反应、溅渣护炉与炉衬侵蚀等问题的多相混合、多功能交错的复杂过程，任何单一参数的优化都会关联到其它一项或者多相功能的实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种转炉熔池动力学模拟装置，解决转炉模拟装置功能单一、不能倾动的问题。

具体的，本发明提供了一种转炉熔池动力学模拟装置，包括转炉单元、电导率仪、酸度仪、压力应变仪、气体输送阀柜、PLC控制柜、控制器；

控制器(分别与电导率仪、酸度仪、压力应变仪、PLC控制柜相连，电导率仪、酸度仪、压力应变仪分别与转炉单元相连，气体输送阀柜连接于转炉单元与PLC控制柜之间，由PLC控制柜控制气体输送阀柜向转炉单元内输送气体。

进一步地，转炉单元包括氧枪、氧枪升降系统、基座架、支撑架、旋转耳轴、转炉；

支撑架通过旋转耳轴固定于基座架的安装孔内，转炉固定于支撑架内，氧枪位于转炉上端开口处，氧枪升降系统安装于基座架顶端，用于控制氧枪的升降。