[发明专利]高炉含铁炉料软熔滴落特性的测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于高炉冶炼技术领域，特别涉及一种高炉含铁炉料软熔滴落特性的测试装置及方法。

背景技术

高炉使用的含铁炉料(包括烧结矿、球团矿及块矿)入炉后，伴随高温高压及化学反应进行，在下降过程中逐渐软化熔融，随着温度进一步升高，熔融的含铁炉料转变为熔渣和铁水，达到自由流动积聚成液滴，由软熔带滴落进入炉缸。软熔带的位置、厚度和形状决定了高炉内的煤气分布，从而影响高炉冶炼过程，因此，含铁炉料良好的冶金性能是实现高炉顺行高产的重要保障，熔滴试验可对炉料的综合冶金性能包括荷重软化、熔化滴落、料阻变化等进行检测，对于确定高炉合理炉料结构具有一定的指导意义。

然而，目前我国铁矿石熔滴性能的测定方法尚未标准化，研究院所和生产单位大多依据各自需求设计相应的测试装置。在中国发明专利说明书CN 201110132000.3中公开了一种测定铁矿石熔滴点的熔滴炉，该熔滴炉炉体由耐高温的材料制作而成，中间形成一个封闭状的炉膛，在炉膛外面设置有加热装置，在炉体的上面，设置有空心石墨压杆，空心石墨压杆穿过炉体进入炉膛内，在空心石墨压杆内设置热电偶，热电偶的下端穿过石墨坩埚内的石墨板与矿石试样接触，能够准确测定物料的温度，能用物料的温度作为铁矿石软熔温度、滴落温度，从而提高了滴落温度的准确度；在炉体下面设置测量用的摄像头，通过图像识别方法即可判定熔滴时点，有效提高熔滴时间点测定的准确度。

在中国发明专利201410337712.2中公开了一种观测高炉炉料熔滴过程的方法及系统，用于高温熔滴炉的高炉炉料熔滴过程包括软化、熔融及滴落阶段，在上述阶段分别经计算机数据图像处理系统接收高温熔滴炉炉料试样进入对应阶段的时刻信息并在接收后控制X射线源发射X射线，在X射线穿过高温熔滴炉炉料试样后形成投影成像，探测器接收投影成像并转化为投影数据信息，计算机数据图像处理系统将其转化为图像信息后显示，直接反映炉料试样状态的熔滴特征参数，直观反映高炉软熔带的性状，有助于高炉冶炼的高效、低耗和顺行

在以上测定含铁炉料软熔滴落特性的方法中，试样用量少，含铁炉料初始质量约为500g，由于其密度大，实际操作过程中10-12.5mm的铁矿石试样只能放置3-4块，导致试验的重现性较差；且试验过程中使用的还原气体均为室温，与高炉实际生产情况不符，由热力学原理可知，高温对于还原反应的反应效率及反应进度均有较大影响，熔滴试验中采用常温的还原气体影响了结果的可靠性及精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种高炉含铁炉料软熔滴落特性的测试装置及方法，它具有试样量大(2kg)、可提供加热还原气体及可在线解剖料柱进行相关检测分析等特点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现的。

本发明一种高炉含铁炉料软熔滴落特性的测试装置，它包括熔滴炉和自动控制装置，所述的熔滴炉由耐高温的材料制作而成，中间为一个封闭状的炉膛，在封闭状的炉膛内设置有石墨坩埚，在熔滴炉外侧设有加热装置，在熔滴炉上面设置石墨压杆，石墨压杆穿过熔滴炉进入炉膛内，在石墨压杆内设置热电偶，热电偶的下端穿过石墨坩埚内与焦炭和矿石试样接触，在熔滴炉的下面设置取样箱，还原性气体的进气口设置在取样箱的一侧，其特征在于：还包括支撑框架、升降机构、荷重、位移传感器以及供气系统，支撑框架设置在熔滴炉的外侧，所述的升降机构包括升降电机和与连接的吊装钢丝绳，所述的升降电机设置在支撑框架的上方，所述的石墨压杆为活塞式石墨压杆，所述的荷重一端与活塞式石墨压杆固定连接，另一端与吊装钢丝绳固定连接，所述的位移传感器设置在活塞式石墨压杆上，所述的升降机构的升降电机、供气系统和加热装置均与自动控制装置电性连接。

所述的供气系统由CO气瓶和N₂气瓶、气体流量控制器和气体温度控制器所组成，所述的CO气瓶和N₂气瓶的出气口通过连接管与气体流量控制器的进气口连接，所述的气体流量控制器的出气口通过连接管与气体温度控制器相连通，在所述的气体流量控制器的下部设有鼓风机，还原性气体通过气体温度控制器和连接管与设置在取样箱的一侧的还原性气体的进气口直入石墨坩埚内参与还原反应。

所述的石墨坩埚的容积为2kg级，尺寸为内径95mm，有效长度210mm。

本发明的一种高炉含铁炉料软熔滴落特性的测试方法，其特征在于：

(1)称取焦炭和铁矿石试样，将试样装入石墨坩埚内，上下层焦炭各200g，中间矿石层2000g；