模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112359154A(43)申请公布日2021.02.12(21)申请号201910667575.1(22)申请日2019.07.23(71)申请人宝山钢铁股份有限公司地址201900上海市宝山区富锦路885号(72)发明人姜华(74)专利代理机构北京金信知识产权代理有限公司11225代理人刘锋张晓丹(51)Int.Cl.C21B7/06(2006.01)G01N23/04(2018.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验装置及方法(57)摘要本发明公开了一种模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验装置及方法，该装置包括无氧化加热实验炉、炭砖试样和螺杆，所述炭砖试样呈坩埚状，所述炭砖试样置于所述无氧化加热实验炉内，所述炭砖试样的中部设置有能够容置铁水的容腔，上部设置有连通所述容腔的上口，下部内凹并与所述无氧化加热实验炉的底部之间形成冷却腔，所述无氧化加热实验炉的底部设置有用于向所述冷却腔内输入冷却用氮气的循环气管；所述螺杆的下部与所述上口螺纹连接，所述螺杆的顶部与所述无氧化加热实验炉的顶部抵接，所述螺杆上开设有用于向所述容腔内通入氩气的加压通道。本发明为高炉炉缸的状态监测和运行管理提供可靠依据。CN112359154ACN112359154A权利要求书1/1页1.一种模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验装置，其特征在于，包括无氧化加热实验炉、炭砖试样和螺杆，所述炭砖试样呈坩埚状，所述炭砖试样置于所述无氧化加热实验炉内，所述炭砖试样的中部设置有能够容置铁水的容腔，上部设置有连通所述容腔的上口，下部内凹并与所述无氧化加热实验炉的底部之间形成冷却腔，所述无氧化加热实验炉的底部设置有用于向所述冷却腔内输入冷却用氮气的循环气管；所述上口设置有内螺纹，所述螺杆设置有外螺纹，所述螺杆的下部与所述上口螺纹连接，所述螺杆的顶部与所述无氧化加热实验炉的顶部抵接，所述螺杆上开设有用于向所述容腔内通入氩气的加压通道。2.如权利要求1所述的模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验装置，其特征在于，所述无氧化加热实验炉的底部设有用于支撑所述炭砖试样并可调平的支撑垫。3.如权利要求1所述的模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验装置，其特征在于，所述螺杆的外螺纹表面涂覆有密封层。4.如权利要求1所述的模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验装置，其特征在于，所述无氧化加热实验炉上安装有对所述炭砖试样进行观察的X光摄像机。5.如权利要求1所述的模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验装置，其特征在于，所述循环气管上设有用于调节氮气流量的调节阀。6.如权利要求1所述的模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验装置，其特征在于，所述炭砖试样的底部周围铺设有黄砂。7.一种模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验装置，包括以下步骤：一、在所述容腔内装入碳饱和铁水，并将所述无氧化加热实验炉内的温度加热至1500℃；二、通过所述加压通道向所述容腔内通入氩气，使所述容腔内的压力达到设定压力；三、通过所述循环气管向所述冷却腔内输入冷却用氮气，对所述炭砖试样进行冷却；四、所述炭砖试样冷却后，取出所述炭砖试样，并对所述炭砖试样进行切片分析。8.如权利要求7所述的模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验方法，其特征在于，所述步骤二中的通过所述加压通道向所述容腔内通入氩气时，通过X光摄像机观察所述碳饱和铁水在所述炭砖试样中的渗透。9.如权利要求7所述的模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验方法，其特征在于，所述步骤三中对所述炭砖试样进行冷却时，通过X光摄像机对所述炭砖试样进行观察。10.如权利要求7所述的模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验方法，其特征在于，所述设定压力为0.5MPa。2CN112359154A说明书1/4页模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验装置及方法技术领域[0001]本发明涉及高炉维护技术领域，特别涉及一种模拟高炉炉缸炭砖表面凝铁层形成的实验装置及方法。背景技术[0002]在高炉运行过程中，炉缸中铁水在向炭砖渗透的同时，炭砖中的碳元素，不断向炉缸内的碳不饱和铁水析出，构成了炭砖熔损的主要形态。经过一段时间，靠近炭砖的铁水中的碳达到饱和，这时炭砖中的碳析出行为停止，铁-碳之间达到平衡。受炉外冷却装置稳定冷却的情况下，这种碳饱和铁水凝固并附着在炭砖的表面，形成一种特殊的结构体：凝铁层。[0003]对凝铁层形成的环境条件作进一步研究后发现，凝铁层的形成，需要具备三个基本条件：(1)高温碳饱和铁水；(2)一定的铁水压力；(3)一定的冷却强度。常规实验条件下无法模拟凝铁层的形成。[0004]长期以来，炼