[发明专利]一种应用于中尺度熔融铁液柱与水接触爆炸实验的装置

说明书

本发明涉及一种应用于中尺度熔融铁液柱与水接触爆炸实验的装置，包括：立式实验装置、中频电源、氮气保护罐、瞬态压力测量装置、高速摄像机以及控制箱；通过本发明可以获得高温熔融铁与水反应的压力峰值特征及爆炸点图像信息，帮助实现研究高温熔融铁与水接触爆炸参数变化规律和物理爆炸、物理－化学耦合爆炸理论，以及研究开放/受限环境中高温熔融铁与水接触爆炸过程的关键灾变参数变化规律，建立高温熔融铁与水接触爆炸事故后果预测模型，有助于实现对高温熔融铁与水接触爆炸事故的有效控制。

技术领域

本发明涉及熔融铁液柱与水接触实验领域，特别涉及了一种应用于中尺度熔融铁液柱与水接触爆炸实验的装置。

背景技术

在冶金行业，熔融金属液与冷却水非正常接触引起的蒸汽爆炸会造成重大人员伤亡和财产损失，是工业生产中的严重危害；冶金行业生产安全事故中可能存在的蒸汽爆炸现象引起了国际安全领域学者的关注，但由于爆炸现象复杂，也成为了目前安全领域研究的难点和热点。

目前熔融金属与水接触爆炸实验机理研究主要依靠低温小尺度（金属质量500g以下）熔融金属液滴与水接触实验；但是存在很多局限性，同种温度下金属液滴实验与金属液柱实验现象就存在较大差异，如何让实验与现实情况更加相符，研究应用型实验数据为现实冶金事故提供更合理的实验数据，这就需要对更大尺度实验展开更深一步的研究。

国内对大尺度（10kg以上）高温熔融金属与水接触实验研究展开了一系列研究，最常用的方法是通过熔炼炉将金属加热至实验温度后，再使熔融金属液经导流系统流入带提塞的锥形漏斗中，再打开提赛使金属液落入反应容器内与水接触爆炸，爆炸产生的冲击波超压由固定位置的数字压力记录仪（DPR）组成的爆炸超压测试系统测定；运用普通录像记录爆炸的全景过程对整个爆炸的发生过程进行监控录像。

熔融金属与水爆炸实验根据实验尺度及实验材料的不同，其实验现象千差万别，国内的熔融金属实验尚未发现有用于金属铁液柱的入水爆炸实验装置，熔融铁液柱与水接触实验研究对熔融铁需要的温度较高，液柱直径难以精确控制，也很难对其爆炸超压做出精准测量；熔融铁液柱与水接触实验研究由于熔融铁需要的温度较高，液柱直径难以精确控制，也很难对其爆炸超压做出精准测量；导流槽实验中熔融物在经过导流槽后温度降低速率较快，实验时熔融铁温度可能会远低于实验记录温度；普通录像记录爆炸现象具有明显局限性：无法精确观察爆炸触发关键帧，对实验机理研究造成阻碍。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种应用于中尺度熔融铁液柱与水接触爆炸实验的装置。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种应用于中尺度熔融铁液柱与水接触爆炸实验的装置，包括：

立式实验装置，该立式实验装置包括升降平台，固定于升降平台上的中频炉，以及位于升降平台下方的反应容器；

所述中频炉包括支撑骨架，所述支撑骨架内部设有炉腔，所述炉腔内设置有石墨坩埚和热电偶，所述石墨坩埚的周圈环绕有感应线圈，石墨坩埚的底部设有下料孔一，所述炉腔底部设有与所述下料孔一相接的下料通道；所述炉腔的顶部设有与所述石墨坩埚连通的进料管道，所述进料管道的顶部管口安装有密封盖，进料管道上设有充气接口；所述炉腔上方设置有电动推杆，所述电动推杆的杆端连接有石墨塞棒，所述石墨塞棒穿过炉腔顶部将所述的下料孔一封堵；所述支撑骨架上于炉腔的下方设置有滑轨，所述滑轨内安装有石墨板，所述石墨板与下料通道的下端口相接，石墨板表面设有至少两个孔径互不相同的通孔，滑轨的一端设有用于驱动石墨板沿滑轨运动的蜗轮蜗杆减速机；

所述升降平台的表面设有下料孔二，所述下料孔二位于下料通道的正下方；

所述反应容器的顶部敞口且位于下料孔二的正下方；

中频电源，所述中频电源通过水冷电缆与所述的感应线圈连接；