本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣的制備方法。其技術(shù)方案是：先向鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型中加入泡沫粒子，再通過水口加入高粘度混合油，然后通過水口加入低粘度混合油，制得從上向下依次為泡沫粒子層、高粘度混合油層和低粘度混合油層構(gòu)成的水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣，以模擬鋼鐵冶煉系統(tǒng)保護(hù)渣中對應(yīng)的粉渣層、燒結(jié)層和液渣層。所述高粘度混合油為植物油和融化的廢棄動(dòng)物油的混合油，所述低粘度混合油為植物油與煤油的混合油。本發(fā)明專利技術(shù)不僅成本低和工藝簡單，制備的鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣具有變粘度、變密度的特點(diǎn)，與實(shí)際鋼鐵冶煉過程中保護(hù)渣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)更加符合，能更真實(shí)形象地模擬鋼鐵冶煉系統(tǒng)中保護(hù)渣的運(yùn)動(dòng)及卷渣情況。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型實(shí)驗(yàn)
具體涉及一種鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣的制備方法。
技術(shù)介紹
保護(hù)渣是鋼鐵冶煉工藝過程中必備的材料，如鐵水包、轉(zhuǎn)爐、鋼包、中間包和結(jié)晶器等高溫容器，在鐵水或鋼液上面均覆蓋有保護(hù)渣。保護(hù)渣通常可分為三層：最下層與鋼液接觸，溫度高于保護(hù)渣的熔點(diǎn)，形成液態(tài)渣浮于鋼液上表面；由下向上隨著溫度的降低，渣粘度增加，降溫至保護(hù)渣的燒結(jié)溫度時(shí)，形成燒結(jié)層硬殼浮于液態(tài)渣上表面；隨著溫度繼續(xù)降低，低于保護(hù)渣的燒結(jié)溫度，燒結(jié)層上方形成粉渣層。保護(hù)渣以三種不同形態(tài)浮于鋼液表面，起著保溫、防止空氣中的氧氣對鋼液的氧化、吸附鋼液中的夾雜物等作用，保護(hù)渣覆蓋也是實(shí)現(xiàn)全程無氧化操作的必要手段之一。為了解鋼鐵冶煉過程中高溫鋼液的流動(dòng)特性，常采用水模型實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行研究。水模型實(shí)驗(yàn)是根據(jù)相似理論用水代替鋼液或鐵水在滿足相似準(zhǔn)則的條件下進(jìn)行的物理實(shí)驗(yàn)。為了在水模型實(shí)驗(yàn)中模擬鐵水包扒渣過程、爐外精煉爐及連鑄過程中卷渣現(xiàn)象及渣的運(yùn)動(dòng)情況，在水模型實(shí)驗(yàn)中需要配置保護(hù)渣。目前水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣主要有兩種，一是采用航空機(jī)油和植物油混合油（周俐，120t鋼包匯流卷渣的物理模擬，煉鋼，2012，28（2）:56~58）模擬卷渣或扒渣情況，但這種混合油為液態(tài)，實(shí)驗(yàn)時(shí)容易出現(xiàn)裸露和卷渣現(xiàn)象，缺少類似于實(shí)際保護(hù)渣的燒結(jié)層和粉渣層，模擬結(jié)果難以反應(yīng)實(shí)際鋼鐵冶煉過程渣的運(yùn)動(dòng)；二是采用發(fā)泡塑料粒子模擬卷渣及渣的運(yùn)動(dòng)過程（齊新霞，板坯結(jié)晶器內(nèi)卷渣現(xiàn)象研究，特殊鋼，2004，25（3）:29~31），但這種發(fā)泡塑料粒子常溫下為顆粒狀，實(shí)驗(yàn)時(shí)容易出現(xiàn)液面裸露，不容易卷渣，且因無液態(tài)渣層而無法模擬結(jié)晶器內(nèi)渣液的下流潤滑作用，與實(shí)際物理過程亦存在較大差距。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種成本低、工藝簡單的鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣的制備方法。用該方法制備的鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣與實(shí)際鋼鐵冶煉過程中保護(hù)渣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)更加吻合，使水模型實(shí)驗(yàn)?zāi)芨鎸?shí)形象的模擬鋼鐵冶煉系統(tǒng)中保護(hù)渣的運(yùn)動(dòng)及卷渣情況。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案的具體步驟是：第一步、所述水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣從上向下依次由泡沫粒子層、高粘度混合油層和低粘度混合油層構(gòu)成，所述水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣的厚度為20~200mm，泡沫粒子層、高粘度混合油層和低粘度混合油層體積比為1∶（0.8~1.2）∶（1.7~2.3）；所述泡沫粒子層、高粘度混合油層和低粘度混合油層依次模擬鋼鐵冶煉系統(tǒng)保護(hù)渣的粉渣層、燒結(jié)層和液渣層。所述泡沫粒子層采用的泡沫粒子：粒度為0.5~2mm，密度為0.3~0.6g/cm3，粘度為0.07~0.12Pa·s。所述高粘度混合油層采用的高粘度混合油：密度為0.8~0.85g/cm3，粘度為0.05~0.09Pa·s；所述高粘度混合油為植物油和融化的廢棄動(dòng)物油的混合油，植物油和融化的廢棄動(dòng)物油的體積比為1∶0.3~1。所述低粘度混合油層采用的低粘度混合油：密度為0.85~0.9g/cm3，粘度為0.03~0.08Pa·s；所述低粘度混合油為植物油與煤油的混合油，植物油與煤油的體積比為1∶1~5。第二步、向鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型中加入30~50℃的水至水面高于出水口100~200mm。第三步、按步驟一所述體積比，向鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型中加入所述泡沫粒子，泡沫粒子在水面鋪展均勻后形成泡沫粒子層；再通過水口加入所述高粘度混合油，所述高粘度混合油在泡沫粒子層下均勻鋪展后形成高粘度混合油層；當(dāng)水溫降至25℃以下時(shí)，通過水口加入低粘度混合油，低粘度混合油在高粘度混合油層下均勻鋪展，形成低粘度混合油層。待所述鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣形成后，通過水口加水至鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型實(shí)驗(yàn)所需的高度即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。所述泡沫粒子為聚苯乙烯球、橡塑、泡沫塑料、氧化鋁空心球中的一種以上。所述植物油為色拉油、豆油、松節(jié)油、棕櫚油中的一種以上。所述煤油為普通煤油、航空煤油、煉渣油中的一種以上。由于采用上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：本專利技術(shù)的鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型實(shí)驗(yàn)保護(hù)渣由上到下依次為泡沫粒子層、高粘度混合油層和低粘度混合油層，以模擬實(shí)際鋼鐵冶煉系統(tǒng)保護(hù)渣中對應(yīng)的粉渣層、燒結(jié)層和液渣層。本專利技術(shù)采用廢棄動(dòng)物油、植物油、煤油制備高粘度混合油層和低粘度混合油層。廢棄動(dòng)物油熔點(diǎn)通常在35~55℃，常溫下為固態(tài)，而植物油、煤油的熔點(diǎn)較低，常溫下為液態(tài)。利用動(dòng)物油粘度隨溫度的變化及各種油類的相容性，按照一定的比例將不同種類的油加熱熔融混勻，分別制得常溫下不同粘度、不同密度的混合油，以模擬鋼鐵冶煉系統(tǒng)保護(hù)渣中的燒結(jié)層與液渣層，利用泡沫粒子模擬粉渣層。本專利技術(shù)制備的鋼鐵冶煉水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣，由密度和粘度均不同的三層結(jié)構(gòu)組成，與實(shí)際鋼鐵冶煉過程中保護(hù)渣的三層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)更加符合，能更好地模擬出保護(hù)渣的卷渣情況以及結(jié)晶器中渣液的流動(dòng)情況。所述保護(hù)渣采用廢棄動(dòng)物油、植物油、煤油，來源廣，易獲取，成本低，可回收，且制備工藝簡單。因此，本專利技術(shù)具有成本低、工藝簡單的特點(diǎn)，所制備的鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣與實(shí)際鋼鐵冶煉過程中保護(hù)渣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)更加符合，使水模型實(shí)驗(yàn)?zāi)芨鎸?shí)形象的模擬鋼鐵冶煉系統(tǒng)中保護(hù)渣的運(yùn)動(dòng)及卷渣情況。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本專利技術(shù)作進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制。本具體實(shí)施方式中：所述泡沫粒子為聚苯乙烯球、橡塑、泡沫塑料、氧化鋁空心球中的一種以上；所述植物油為色拉油、豆油、松節(jié)油、棕櫚油中的一種以上；所述煤油為普通煤油、航空煤油、煉渣油中的一種以上。實(shí)施例中不再贅述。實(shí)施例1一種連鑄系統(tǒng)結(jié)晶器水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣的制備方法。本實(shí)施例所述制備方法是：第一步、所述水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣從上向下依次由泡沫粒子層、高粘度混合油層和低粘度混合油層構(gòu)成，所述水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣的厚度為20~60mm，泡沫粒子層、高粘度混合油層和低粘度混合油層體積比為1∶（0.8~0.9）∶（1.7~2.0）；所述泡沫粒子層、高粘度混合油層和低粘度混合油層依次模擬連鑄系統(tǒng)結(jié)晶器保護(hù)渣的粉渣層、燒結(jié)層和液渣層。所述泡沫粒子層采用的泡沫粒子：粒度為0.5~1.1mm，密度為0.3~0.6g/cm3，粘度為0.07~0.12Pa·s。所述高粘度混合油層采用的高粘度混合油：密度為0.8~0.85g/cm3，粘度為0.05~0.06Pa·s；所述高粘度混合油為植物油和融化的廢棄動(dòng)物油的混合油，植物油和融化的廢棄動(dòng)物油的體積比為1∶0.3~0.7。所述低粘度混合油層采用的低粘度混合油：密度為0.85~0.9g/cm3，粘度為0.03~0.05Pa·s；所述低粘度混合油為植物油與煤油的混合油，植物油與煤油的體積比為1∶1~2。第二步、向連鑄系統(tǒng)結(jié)晶器水模型中加入30~50℃的水至水面高于出水口100~200mm。第三步、按步驟一所述體積比，向連鑄系統(tǒng)結(jié)晶器水模型中加入所述泡沫粒子，泡沫粒子在水面鋪展均勻后形成泡沫粒子層；再通過水口加入所述高粘度混合油，所述高粘度混合油在泡沫粒子層下均勻鋪展后形成高粘度混合油層；當(dāng)水溫降至25℃以下時(shí)，通過水口加入低粘度混合油，低粘度混合油在高粘度混合油層下均勻鋪展，形成低粘度混合油層。待所述連鑄系統(tǒng)結(jié)晶器水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣形成后，通過水口加水至連鑄本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣的制備方法，其特征在于：第一步、所述水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣從上向下依次由泡沫粒子層、高粘度混合油層和低粘度混合油層構(gòu)成，所述水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣的厚度為20~200mm，泡沫粒子層、高粘度混合油層和低粘度混合油層體積比為1∶（0.8~1.2）∶（1.7~2.3）；所述泡沫粒子層、高粘度混合油層和低粘度混合油層依次模擬鋼鐵冶煉系統(tǒng)保護(hù)渣的粉渣層、燒結(jié)層和液渣層；所述泡沫粒子層采用的泡沫粒子：粒度為0.5~2mm，密度為0.3~0.6g/cm3，粘度為0.07~0.12Pa·s；所述高粘度混合油層采用的高粘度混合油：密度為0.8~0.85g/cm3，粘度為0.05~0.09Pa·s；所述高粘度混合油為植物油和融化的廢棄動(dòng)物油的混合油，植物油和融化的廢棄動(dòng)物油的體積比為1∶0.3~1；所述低粘度混合油層采用的低粘度混合油：密度為0.85~0.9g/cm3，粘度為0.03~0.08Pa·s；所述低粘度混合油為植物油與煤油的混合油，植物油與煤油的體積比為1∶1~5；第二步、向鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型中加入30~50℃的水至水面高于出水口100~200mm；第三步、按步驟一所述體積比，向鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型中加入所述泡沫粒子，泡沫粒子在水面鋪展均勻后形成泡沫粒子層；再通過水口加入所述高粘度混合油，所述高粘度混合油在泡沫粒子層下均勻鋪展后形成高粘度混合油層；當(dāng)水溫降至25℃以下時(shí)，通過水口加入低粘度混合油，低粘度混合油在高粘度混合油層下均勻鋪展，形成低粘度混合油層。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋼鐵冶煉系統(tǒng)水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣的制備方法，其特征在于：第一步、所述水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣從上向下依次由泡沫粒子層、高粘度混合油層和低粘度混合油層構(gòu)成，所述水模型實(shí)驗(yàn)用保護(hù)渣的厚度為20~200mm，泡沫粒子層、高粘度混合油層和低粘度混合油層體積比為1∶（0.8~1.2）∶（1.7~2.3）；所述泡沫粒子層、高粘度混合油層和低粘度混合油層依次模擬鋼鐵冶煉系統(tǒng)保護(hù)渣的粉渣層、燒結(jié)層和液渣層；所述泡沫粒子層采用的泡沫粒子：粒度為0.5~2mm，密度為0.3~0.6g/cm3，粘度為0.07~0.12Pa·s；所述高粘度混合油層采用的高粘度混合油：密度為0.8~0.85g/cm3，粘度為0.05~0.09Pa·s；所述高粘度混合油為植物油和融化的廢棄動(dòng)物油的混合油，植物油和融化的廢棄動(dòng)物油的體積比為1∶0.3~1；所述低粘度混合油層采用的低粘度混合油：密度為0.85~0.9g/cm3，粘度為0.03~0.08Pa·s；所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張美杰，黎俊，顧華志，黃奧，羅志安，
申請(專利權(quán))人：武漢科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42
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