[发明专利]一种模拟高炉炉喉物料下降过程料面动态变化的实验装置

说明书

本发明公开了一种模拟高炉炉喉物料下降过程料面动态变化的实验装置，包括炉喉部分、炉料回收部分和弧形托盘部分；所述炉料回收部分安装于所述炉喉部分的下方，所述弧形托盘部分设置于所述炉料回收部分内部，且所述弧形托盘部分能够升、降以实现物料边缘流速的调节。本发明可以在冷态下模拟高炉冶炼过程中的下料过程；同时通过下置弧形拱起装置模拟炉料经由炉喉和炉身时中心和边缘下料的不均衡性，最终实现炉喉下料动态过程中料面形态的可视化。

技术领域

本发明涉及一种模拟炉喉物料下降过程料面动态变化的实验装置，可以在实验中再现高炉布料过程以及炉料下降过程。并可测量炉料在不同中心流速、边缘流速的情况下料面形状与炉料分布；研究高炉在布料间歇期炉料运动状况及料面形状变化。涉及冶金学、计算机科学、数学、控制科学和运动控制等各学科间的交叉和融合。

背景技术

如今，钢铁企业为了响应国家节能减排的号召，中小型渐渐淡出历史舞台，大型高炉的数量越来越多。大型高炉直径十余米，高三十余米，固态颗粒状炉料从上部炉喉装入高炉，到还原成液态铁水从底部炉缸排出的整个冶炼过程中，存在着中心与边缘下料的不均衡性，从而导致上部炉喉呈现不同的料面形态。但是由于高炉内部高温、高粉尘、密闭性极强的复杂环境，缺少适宜有效的料面检测手段以及料面动态跟踪装置，所以高炉操作者难以获得高炉内部炉料下降实际情况，只能在开炉前和停炉时进行测试，结合流体力学原理以及粒子运动模型对高炉炉料运动过程进行研究。随着对高炉操作要求的提高，自动化进程的加快，人们需要更加准确地掌握高炉炉料下降过程的运动规律和相关数据。

然而由于高炉内部环境的特殊性和复杂性，难以进行实测研究，因此很多高炉研究人员通过建立小型实验模型来模拟高炉生产过程作为一种研究手段；但是高炉的下料过程伴随着高温、密闭的特殊环境同时存在着中心和边缘下料的不均衡性，如何在实验模型模拟高炉动态下料过程，一直是没有解决的难点。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供了一种模拟炉喉物料下降过程料面动态变化的实验装置，其可以在冷态下模拟高炉冶炼过程中的下料过程；同时通过下置弧形拱起装置模拟炉料经由炉喉和炉身时中心和边缘下料的不均衡性，最终实现炉喉下料动态过程中料面形态的可视化。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种模拟高炉炉喉物料下降过程料面动态变化的实验装置，包括炉喉部分、炉料回收部分和弧形托盘部分；

所述炉料回收部分安装于所述炉喉部分的下方，所述弧形托盘部分设置于所述炉料回收部分内部，且所述弧形托盘部分能够升、降以实现物料边缘流速的调节。

进一步的，所述炉喉部分包括炉喉炉身主体，所述炉喉炉身主体和炉料回收部分的收料方形容积采用透明材质制成，如钢化玻璃，且在炉喉处标有刻度，便于观察炉料下降过程中料面形状的变化。

进一步的，所述炉喉炉身主体下端设置有大圆环，所述部大圆环底部设有多个孔位。

进一步的，所述炉喉部分与所述炉料回收部分之间设置有用于支撑所述炉喉部分的承重部分，所述承重部分的上部分为外方内圆的框架，下部分为方形框架，所述方形框架下端设置有若干支撑柱。

进一步的，所述弧形托盘部分为中心对称装置，包括对称结构的弧形拱起装置以及驱动所述弧形拱起装置升、降的电动升降装置。

进一步的，所述弧形托盘部分中心处开有一孔，孔径规格有三种，分别为2.5cm、3.5cm和5cm，用于模拟不同炉况下的炉料中心流速。

进一步的，所述弧形托盘部分包括匹配炉喉处和炉腹处的两个不同规格的弧形拱起装置，分别研究位于炉喉处、炉身处炉料的动态下降过程。

进一步的，所述弧形托盘部分选用金属材质并在内部置入钢筋，防止发生形变。

进一步的，所述炉喉炉身主体的炉身角为8°，炉喉直径为1米。