[发明专利]一种钢包倾倒过程中钢液与渣层分离的模拟装置和方法

说明书

本发明提供了一种钢包倾倒过程中钢液与渣层分离的模拟装置，包括：钢包模型，所述钢包模型包括本体和耳轴，所述耳轴按照实际钢包与钢包模型比例关系设置于钢包模型两侧；控制器，用于控制钢包倾倒钢液的翻转速度和翻转角度。基于实际生产中钢包倾倒工况的统计结果建立相应的物理模型，通过测量和计算倾倒结束后钢包模型中剩余各介质的体积，进而进行建模拟合最终得到钢包翻转速度、翻转角度和倾倒时间对钢包回浇余中钢液、液态渣和固态渣相对含量的影响规律。本发明的技术方案能够精确有效地模拟出不同倾倒工况条件(如钢包翻转角度、翻转速度和倾倒时间)对钢包回浇余中钢液、液态渣和固态渣的影响规律，进而能准确预测实际生产中不同钢包翻转角度、翻转速度和倾倒时间下钢包回浇余中的钢水和渣的比例。

技术领域

本发明涉及一种金属熔体与渣层的分离模拟装置和方法，具体涉 及一种钢包倾倒过程中钢液与渣层分离的实验模拟装置和方法。

技术背景

钢铁业是我国工业生产的重要支柱产业之一，我国2018年钢铁 总产量9.28亿吨，每年产生的精炼废渣为1000多万吨，精炼渣的综 合利用率较低，造成了严重的资源浪费和环境负荷。如何将这些精炼 渣进行循环再利用是绿色冶金的一项重要工作内容。例如，专利 CN201410152388.7提出了一种将冷却后的精炼渣进行预处理、分离 和多级反应实现精炼渣的全量资源化利用的方法。

在钢包浇钢结束后，钢包内通常会残余一定的钢液和顶层的精炼 渣，如LF精炼渣。这些精炼渣具有良好的冶金特性，可以再次倒回 精炼炉的钢包内进行循环利用，即精炼渣的热态回浇利用。例如，专 利CN201410360959.6提出了一种在高温状态下气化脱硫的方法，从 而增加改热态渣的脱硫能力。目前，很多钢厂的LF精炼炉采用了该 回浇利用的工艺，并起到了快速造渣、降低成本和资源再利用的良好 效果。然而，每个精炼炉次的回浇余(钢液与精炼渣的混合物)重量 随不同工况条件是变化的，可以是无回浇、部分回浇或者全部回浇。 通过钢厂调研发现，部分回浇的炉次占大多数。

作为钢液精炼的一个重要冶金容器，LF炉智能精炼引起了冶金工 作者的广泛关注。LF炉的一个重要任务是造碱性还原渣实现钢液的脱 氧、脱硫和夹杂物去除的功能。为了实现各种造渣料加入量的精确计 算和智能控制，需要对回浇余倒入精炼炉中钢液和精炼渣各自的重量 进行准确的测量。然而，目前钢铁企业只能通过天车副钩称量出回浇 余的总体重量，无法获得回浇余倒入精炼炉中钢液和精炼渣的各自重 量，亟需相应的技术手段来解析钢包倾倒过程中的钢液与精炼渣的分 离规律以及定量化地表征不同倾倒运动参数下回浇余倒出的钢液-精 炼渣的比例。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种钢包倾 倒过程中钢液与渣层分离的模拟装置和方法，旨在根据实际钢包运动 参数准确预测倾倒的回浇余中钢液和精炼渣各自的比例。

本发明提供的一种钢包倾倒过程中钢液与渣层分离的模拟装置， 包括：

钢包模型，所述钢包模型包括本体和耳轴，所述耳轴按照实际钢 包与钢包模型比例关系设置于钢包模型两侧；

控制器，用于控制钢包倾倒钢液的翻转速度、翻转角度和倾倒时 间。

进一步的，所述钢包模型具有测量体积的刻度线。

进一步的，所述模拟装置包括体积测量装置。

进一步的，所述钢包模型为有机玻璃材质，所述耳轴为金属材质， 优选钢或铝合金。

进一步的，所述钢包模型还包括翻包耳轴，所述翻包耳轴按照实 际钢包与钢包模型比例关系设置于钢包模型下端部。

进一步的，所述模拟装置还包括伺服电机、滑动滚轮和绳索，所 述绳索的一端与所述翻转耳轴相连，另一端穿过滑动滚轮与伺服电机 相连。

本发明提供的一种钢包倾倒过程中钢液与渣层分离的模拟方法， 采用前述模拟装置，包括如下步骤：