[发明专利]电弧炉炼钢熔池模拟装置、模拟系统和使用其模拟测量熔池内熔体温度的方法

说明书

本发明提供一种电弧炉炼钢熔池模拟装置、模拟系统和使用其模拟测量熔池内熔体温度的方法。电弧炉炼钢熔池热量混匀模拟装置，包括模拟熔池、顶吹气体喷嘴、侧吹气体喷嘴、底吹气体喷嘴和测温元件。电弧炉炼钢熔池热量混匀模拟系统包括模拟装置以及容纳于容置空间中的流体。模拟测量熔池内熔体温度的方法，包括：将所述流体加入模拟熔池内，静置分层后通过顶吹气体喷嘴和侧吹气体喷嘴向水溶液中输入水蒸气，通过底吹气体喷嘴向水溶液中输入气体；记录测温元件测得的温度值，得到温度随时间变化的关系。本申请提供的模拟装置和系统，可以有效模拟测量电弧炉炼钢熔池熔体温度的情况，为生产提供理论依据和指导。

技术领域

本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种电弧炉炼钢熔池模拟装置、模拟系统和使用其模拟测量熔池内熔体温度的方法。

背景技术

电弧炉炼钢是重要的炼钢方法之一，以废钢为主要原料，具有流程短、能耗低、节能环保等优点，但是冶炼周期长、能量利用率低以及生产成本高等是制约电弧炉炼钢进一步发展的关键共性技术问题，这主要是因为电弧炉炼钢熔池搅拌弱、动力学条件差，难以满足炉内能量和物质传输的要求，抑制了炉内炼钢反应的进行。采用复合吹炼技术可以在一定程度上解决前述问题。

受炉型条件及冶炼工艺制度的限制，电弧炉采用复合吹炼技术后，熔池内熔体的温度分布和热量传输仍存在很大的区别。国内外研究学者主要采用数值模拟技术研究电弧炉熔池内熔体的温度分布，由于数值模拟条件均基于模型的假设，导致模拟结果与实际电弧炉炼钢过程存在较大的差距。由于电弧炉炼钢过程温度高、条件复杂，现有的技术手段难以有效的获得熔池内不同位置处熔体的温度状况。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电弧炉炼钢熔池模拟装置、模拟系统和使用其模拟测量熔池内熔体温度的方法，以解决上述问题。

为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：

一种电弧炉炼钢熔池模拟装置，包括具有容置空间的模拟熔池、用于向所述模拟熔池顶部输入水蒸气的顶吹气体喷嘴、用于向所述模拟熔池侧部输入水蒸气的侧吹气体喷嘴、用于向所述模拟熔池底部输入气体的底吹气体喷嘴和用于测量容置于所述容置空间内的流体的温度的测温元件。

优选地，所述顶吹气体喷嘴、所述侧吹气体喷嘴和所述底吹气体喷嘴均设置有多个；

优选地，所述模拟熔池的下部的横截面呈圆形，多个所述横截面的圆心的连线形成中心线，多个所述顶吹气体喷嘴绕所述中心线均匀分布。

多个所述顶吹气体喷嘴、所述侧吹气体喷嘴和所述底吹气体喷嘴可以更好的模拟实际生产过程中的顶吹、侧吹和底吹情况。

优选地，所述顶吹气体喷嘴、所述侧吹气体喷嘴和所述底吹气体喷嘴均设置有两个；

优选地，两个所述顶吹气体喷嘴沿所述横截面的直径方向绕所述中心线对称设置；

优选地，两个所述侧吹气体喷嘴的连线与两个顶吹气体喷嘴的连线垂直；

优选地，所述底吹气体喷嘴到所述中心线的距离与所述横截面的半径的比值为（0.3-0.5）：1；

优选地，两个所述底吹气体喷嘴到所述中心线的垂线在同一横截面的投影之间的夹角为110°-130°。

对气体喷嘴的位置的限定，一方面可以更好的模拟实际生产的状态，另一方面也有助于提高模拟所获得数据与实际生产的数据的一致性，使得模拟结果可以更好的指导生产。

可选地，所述底吹气体喷嘴到所述中心线的距离与所述横截面的半径的比值可以为0.3：1、0.4：1、0.5：1以及（0.3-0.5）：1之间的任一值，优选0.4：1；两个所述底吹气体喷嘴到所述中心线的垂线在同一横截面的投影之间的夹角可以为110°、120°、130°以及110°-130°之间的任一值，优选120°。