[发明专利]一种变压式软熔滴落性能测试方法及设备

说明书

本发明公开了一种变压式软熔滴落性能测试方法及设备，该变压式软熔滴落性能测试方法包括以下步骤：试样准备、装样、程序升温控制、气体成分控制、压力控制及数据采集；该变压式软熔滴落性能测试设备包括加压装置、熔滴炉炉体、控制系统、支撑架、供气系统和收集装置，支撑架的一侧设置有所述熔滴炉炉体，所述熔滴炉炉体的底端设置有与所述支撑架底部连接的所述收集装置，所述控制系统与所述供气系统之间通过管道连接。该设备可以对炉料所施加荷重压力进行改变，实验过程随着温度的升高，对炉料施加的荷重压力会逐渐变化，用本发明方法和设备得到的高炉炉料熔滴性能参数更能客观反映高炉内部的实际情况。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，具体来说，涉及一种变压式软熔滴落性能测试方法及设备。

背景技术

由于高炉炉料（包括烧结矿、球团矿及块矿）不是纯物质的晶体，所以它们没有统一的熔点，而是具有一定范围的软熔区间。高炉炉料在下降过程中，随着温度的升高，炉料先开始会受热膨胀，然后开始软化，软化结束后炉料随着温度进一步升高和还原，炉料会开始熔化。在熔渣和金属聚集成液滴前，软熔带的透气性会逐渐变差，阻挡还原气体流过，故会出现很大的压差。当熔渣和金属聚集成液滴后，液体由软熔带滴落进入炉缸。在这过程中高炉炉料的熔滴性能决定了软熔带的位置、厚度及形状，进而会影响到高炉煤气的分布、料柱的透气性以及高炉的顺行，从而影响整个高炉冶炼过程。目前，国内外对高炉炉料的熔滴性能的测定一般通过荷重软熔滴落实验，因此，使用能客观反映高炉内部实际情况的荷重软熔滴落实验装置及方法意义重大。

荷重软熔滴落实验主要测定高炉炉料的各种软熔性能指标。最新发布的铁矿石高温荷重还原软熔滴落性能测试方法（GB/T34211-2017）中，规定试验过程炉料的重量约为500g，炉料的荷重压力恒定为2kg/cm²。同时该方法规定料柱收缩率达10%和40%的时候对应的温度分别为软化开始温度和软化终了温度，二者之间的温度区间为软化区间，压差陡升时候对应的温度为熔化开始温度，与滴落温度之间的温度区间为熔融区间，软化开始温度与滴落温度之间的温度区间为软熔区间，对熔滴温度区间内的压差进行积分得到熔滴性能总体特征值S，与软化温度区间、熔滴温度区间的测定参数来共同表达高炉炉料的软熔滴落性能。

然而，尽管发布了最新的国标文件，但是不同高校和研究单位依旧会根据各自需求采用不同的荷重软熔滴落实验装置及方法。测试过程由于坩埚内径、荷重压力、升温制度、气体流速等的差异，导致测试结果存在非常大的区别，无法反映炉料在炉内的真正行为。发明专利CN107543777A中公开了一种高炉含铁炉料软熔滴落特性的测试装置及方法，它包括熔滴炉、加热装置、石墨压杆、热电偶、取样箱、自动控制装置（升降机构、荷重、位移变送器以及供气系统）。该方法使用的石墨坩埚为2kg级；所述的石墨压杆为活塞式石墨压杆，荷重一端与活塞式石墨压杆连接，另一端与吊装钢丝绳连接，试验过程所采用的荷重为0.1kg/cm²。

发明专利CN102213548B中公开了一种测定铁矿石熔滴性能装置，该装置炉体由耐高温的材料制作而成，中间形成个封闭状的炉膛，在炉膛外面设置有加热装置，在炉体的上面，设置有空心石墨压杆，空心石墨压杆穿过炉体进入炉膛内，在空心石墨压杆内放置热电偶，热电偶的下端穿过石墨坩埚内的石墨压头与矿石试样接触，能够准确测定物料的温度；并且在炉体下面设置测量用的摄像头，通过经摄像头拍摄上传至计算机的图片即可准确的判定滴落的时间点。此外，发明专利CN104099436B中公开了一种观测高炉炉料熔滴过程的方法及系统，用于观测高炉炉料软熔过程的各个阶段，在不同阶段分别经计算机数据图像处理系统接收高温熔滴炉炉料试样进入对应阶段的时刻信息并在接收后控制X射线源发射射线，射线穿过含铁炉料后形成投影成像，探测器接收到数据后传递至计算机，计算机将其转化为图像信息后显示。该观测方法可直接反映炉料试样在对应特征温度下的状态及形状。