本實(shí)用新型屬于鋼鐵冶金實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種模擬轉(zhuǎn)爐熔池高溫反應(yīng)區(qū)的水力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)爐煉鋼法是目前世界上最主要的煉鋼生產(chǎn)方法。我國(guó)許多企業(yè)都面臨著鐵水不足的情況，轉(zhuǎn)爐多吃廢鋼成為很多廠(chǎng)家作為增加鋼產(chǎn)量和降低鋼鐵料消耗的一個(gè)主要手段，改善轉(zhuǎn)爐熔池的傳熱條件不但可以提高熱效率，還可以提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比。
在轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中，氧氣射流沖擊凹坑處會(huì)形成一個(gè)溫度為2100℃~2500℃的高溫反應(yīng)區(qū)域，該區(qū)域?qū)τ谵D(zhuǎn)爐熔池的傳質(zhì)、傳熱及化學(xué)反應(yīng)具有重要影響。然而，在傳統(tǒng)的水模擬實(shí)驗(yàn)尤其是對(duì)傳熱研究的水模擬實(shí)驗(yàn)中，此高溫反應(yīng)區(qū)域很少被報(bào)道。因此，開(kāi)展對(duì)此高溫區(qū)域的傳熱研究具有重大意義。
本裝置是在已有研究與相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研基礎(chǔ)之上，通過(guò)分析研究提出一種模擬轉(zhuǎn)爐熔池高溫反應(yīng)區(qū)的水力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型主要針對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉條件下難以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)轉(zhuǎn)爐熔池高溫沖擊區(qū)對(duì)熔池傳熱規(guī)律影響的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種模擬轉(zhuǎn)爐熔池高溫反應(yīng)區(qū)的水力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種模擬轉(zhuǎn)爐熔池高溫反應(yīng)區(qū)的水力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型、頂吹氧槍模擬裝置、轉(zhuǎn)爐支座、底吹供氣元件、溫度顯示儀、熱電偶、熱電阻、導(dǎo)線(xiàn)、熱電阻高度調(diào)節(jié)閥、氧槍高度調(diào)節(jié)閥和氧槍支架。其中，有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型的爐型為空心錐球形，其底部有底吹供氣孔；頂吹氧槍模擬裝置由中心氧管和拉烏爾氧槍噴頭組成；底吹供氣元件為有機(jī)玻璃加工制成的環(huán)縫式噴嘴。所述熱電阻連接導(dǎo)線(xiàn)固定在熱電阻高度調(diào)節(jié)閥，所述頂吹氧槍模擬裝置由氧槍支架支撐懸浮于有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型內(nèi)部，可由氧槍高度調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)槍位，所述熱電偶分別安裝在熔池液面以下特定部位，并與溫度顯示儀連接，所述有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型由轉(zhuǎn)爐支座支撐。
所述有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型、頂吹氧槍模擬裝置、底吹供氣元件等均是根據(jù)相似原理由實(shí)際生產(chǎn)中的原型等比例縮小加工而成。
所述氧槍高度調(diào)節(jié)閥中心孔直徑可調(diào)，氧槍中心氧管在調(diào)節(jié)閥中心孔內(nèi)上下移動(dòng)調(diào)節(jié)高度，并通過(guò)調(diào)整高度調(diào)節(jié)閥中心孔直徑將氧槍固定。
所述熱電阻功率根據(jù)有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型大小及液體裝入量進(jìn)行選擇，其高度由熱電阻高度調(diào)節(jié)閥調(diào)整。調(diào)整高度時(shí)，要保證熱電阻能浸入到?jīng)_擊區(qū)液面以下。
所述熱電偶采用直徑為0.2~0.3mm的T型熱電偶。
所述頂吹氧槍模擬裝置與底吹供氣元件所需要的氣體由空氣壓縮機(jī)將空氣壓入儲(chǔ)氣罐，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中再由儲(chǔ)氣罐穩(wěn)定供應(yīng)。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：將實(shí)用新型組裝完畢，在有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型內(nèi)加入一定量的液體并將氧槍槍位和熱電阻等調(diào)整到所需條件，然后打開(kāi)供氣系統(tǒng)和熱電阻電源，頂吹氧槍內(nèi)噴射出的高速氣體、底吹氣體以及熱電阻熱量共同作用于有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型內(nèi)的液體，通過(guò)溫度顯示儀觀測(cè)布置在轉(zhuǎn)爐模型內(nèi)各熱電偶處的液體溫度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究不同冶煉工藝參數(shù)（氧槍槍位、頂吹氧氣流量、熔池深度等）對(duì)轉(zhuǎn)爐熔池傳熱規(guī)律的影響。這樣就實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐熔池高溫反應(yīng)區(qū)水力學(xué)模擬的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程是高溫、多相、多組元復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程，在生產(chǎn)過(guò)程中直接實(shí)驗(yàn)具有很大的局限性，本實(shí)用新型根據(jù)相似原理建立與研究對(duì)象相似的模型，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行水模擬實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出最佳的操作工藝參數(shù)，再將所得結(jié)果推廣應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，且方便實(shí)用。
附圖說(shuō)明
圖1為模擬轉(zhuǎn)爐熔池高溫反應(yīng)區(qū)的水力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，圖中：1-有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型，2-頂吹氧槍模擬裝置，3-轉(zhuǎn)爐支座，4-底吹供氣元件，5-溫度顯示儀，6-熱電偶，7-熱電阻，8-導(dǎo)線(xiàn)，9-熱電阻高度調(diào)節(jié)閥，10-氧槍高度調(diào)節(jié)閥，11-氧槍支架。
具體實(shí)施方式
一種模擬轉(zhuǎn)爐熔池高溫沖擊區(qū)的水力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，包括有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型1、頂吹氧槍模擬裝置2、轉(zhuǎn)爐支座3、底吹供氣元件4、溫度顯示儀5、熱電偶6、熱電阻7、導(dǎo)線(xiàn)8、熱電阻高度調(diào)節(jié)閥9、氧槍高度調(diào)節(jié)閥10和氧槍支架11。其中，有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型1其爐型為空心錐球形，其底部有底吹供氣孔；頂吹氧槍模擬裝置2由中心氧管和拉烏爾氧槍噴頭組成；底吹供氣元件4為有機(jī)玻璃加工制成的環(huán)縫式噴嘴。本實(shí)用新型具體實(shí)施的技術(shù)方案如下：
1）組裝實(shí)用新型裝置。將熱電阻連接導(dǎo)線(xiàn)固定在熱電阻高度調(diào)節(jié)閥，頂吹氧槍模擬裝置由氧槍支架支撐懸浮于有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型內(nèi)部，熱電偶分別安裝在熔池液面以下的底部、中部和偏上部位，并與溫度顯示儀連接，有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐模型由轉(zhuǎn)爐支座支撐。
2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置。在有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)爐內(nèi)加入液體；由氧槍高度調(diào)節(jié)閥將氧槍調(diào)整到實(shí)驗(yàn)所需高度，由熱電阻高度調(diào)節(jié)閥將熱電阻調(diào)節(jié)到合適高度，要保證熱電阻能浸入到氧槍沖擊區(qū)液面以下；根據(jù)設(shè)計(jì)方案改變底吹供氣元件布置方式及底吹供氣元件數(shù)目。
3）開(kāi)啟復(fù)吹供氣系統(tǒng)。首先由空氣壓縮機(jī)將空氣壓入儲(chǔ)氣罐，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由儲(chǔ)氣罐穩(wěn)定供應(yīng)頂吹和底吹所需氣體，根據(jù)設(shè)計(jì)方案，將頂吹氧槍氣體和底吹氣體調(diào)整到設(shè)計(jì)流量。
4）轉(zhuǎn)爐熔池液體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，熱電阻開(kāi)始通電工作。熱電阻對(duì)氧槍沖擊區(qū)域液體加熱的同時(shí)，通過(guò)溫度顯示儀觀測(cè)布置在轉(zhuǎn)爐模型內(nèi)各熱電偶處的液體溫度。這樣就實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐熔池高溫反應(yīng)區(qū)水力學(xué)模擬的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。
以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)先實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。