本實用新型屬于鋼鐵冶金實驗設備領域，涉及一種模擬轉爐熔池高溫反應區的水力學實驗裝置。

背景技術：

轉爐煉鋼法是目前世界上最主要的煉鋼生產方法。我國許多企業都面臨著鐵水不足的情況，轉爐多吃廢鋼成為很多廠家作為增加鋼產量和降低鋼鐵料消耗的一個主要手段，改善轉爐熔池的傳熱條件不但可以提高熱效率，還可以提高轉爐廢鋼比。

在轉爐吹煉過程中，氧氣射流沖擊凹坑處會形成一個溫度為2100℃~2500℃的高溫反應區域，該區域對于轉爐熔池的傳質、傳熱及化學反應具有重要影響。然而，在傳統的水模擬實驗尤其是對傳熱研究的水模擬實驗中，此高溫反應區域很少被報道。因此，開展對此高溫區域的傳熱研究具有重大意義。

本裝置是在已有研究與相關文獻調研基礎之上，通過分析研究提出一種模擬轉爐熔池高溫反應區的水力學實驗裝置。

技術實現要素：

本實用新型主要針對轉爐冶煉條件下難以通過現場實驗觀測轉爐熔池高溫沖擊區對熔池傳熱規律影響的問題，設計一種模擬轉爐熔池高溫反應區的水力學實驗裝置。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是設計一種模擬轉爐熔池高溫反應區的水力學實驗裝置，包括有機玻璃轉爐模型、頂吹氧槍模擬裝置、轉爐支座、底吹供氣元件、溫度顯示儀、熱電偶、熱電阻、導線、熱電阻高度調節閥、氧槍高度調節閥和氧槍支架。其中，有機玻璃轉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玻璃加工制成的環縫式噴嘴。所述熱電阻連接導線固定在熱電阻高度調節閥，所述頂吹氧槍模擬裝置由氧槍支架支撐懸浮于有機玻璃轉爐模型內部，可由氧槍高度調節閥調節槍位，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，所述有機玻璃轉爐模型由轉爐支座支撐。

所述有機玻璃轉爐模型、頂吹氧槍模擬裝置、底吹供氣元件等均是根據相似原理由實際生產中的原型等比例縮小加工而成。

所述氧槍高度調節閥中心孔直徑可調，氧槍中心氧管在調節閥中心孔內上下移動調節高度，并通過調整高度調節閥中心孔直徑將氧槍固定。

所述熱電阻功率根據有機玻璃轉爐模型大小及液體裝入量進行選擇，其高度由熱電阻高度調節閥調整。調整高度時，要保證熱電阻能浸入到沖擊區液面以下。

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將空氣壓入儲氣罐，實驗過程中再由儲氣罐穩定供應。

本實用新型是這樣實現的：將實用新型組裝完畢，在有機玻璃轉爐模型內加入一定量的液體并將氧槍槍位和熱電阻等調整到所需條件，然后打開供氣系統和熱電阻電源，頂吹氧槍內噴射出的高速氣體、底吹氣體以及熱電阻熱量共同作用于有機玻璃轉爐模型內的液體，通過溫度顯示儀觀測布置在轉爐模型內各熱電偶處的液體溫度，根據實驗結果研究不同冶煉工藝參數（氧槍槍位、頂吹氧氣流量、熔池深度等）對轉爐熔池傳熱規律的影響。這樣就實現了轉爐熔池高溫反應區水力學模擬的實驗過程。

本實用新型的優點在于：轉爐冶煉過程是高溫、多相、多組元復雜的反應過程，在生產過程中直接實驗具有很大的局限性，本實用新型根據相似原理建立與研究對象相似的模型，在實驗室進行水模擬實驗，通過實驗得出最佳的操作工藝參數，再將所得結果推廣應用到實際生產中，操作相對簡單，且方便實用。

附圖說明

圖1為模擬轉爐熔池高溫反應區的水力學實驗裝置示意圖，圖中：1-有機玻璃轉爐模型，2-頂吹氧槍模擬裝置，3-轉爐支座，4-底吹供氣元件，5-溫度顯示儀，6-熱電偶，7-熱電阻，8-導線，9-熱電阻高度調節閥，10-氧槍高度調節閥，11-氧槍支架。

具體實施方式

一種模擬轉爐熔池高溫沖擊區的水力學實驗裝置，包括有機玻璃轉爐模型1、頂吹氧槍模擬裝置2、轉爐支座3、底吹供氣元件4、溫度顯示儀5、熱電偶6、熱電阻7、導線8、熱電阻高度調節閥9、氧槍高度調節閥10和氧槍支架11。其中，有機玻璃轉爐模型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為有機玻璃加工制成的環縫式噴嘴。本實用新型具體實施的技術方案如下：

1）組裝實用新型裝置。將熱電阻連接導線固定在熱電阻高度調節閥，頂吹氧槍模擬裝置由氧槍支架支撐懸浮于有機玻璃轉爐模型內部，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，有機玻璃轉爐模型由轉爐支座支撐。

2）根據實驗方案，調整實驗裝置。在有機玻璃轉爐內加入液體；由氧槍高度調節閥將氧槍調整到實驗所需高度，由熱電阻高度調節閥將熱電阻調節到合適高度，要保證熱電阻能浸入到氧槍沖擊區液面以下；根據設計方案改變底吹供氣元件布置方式及底吹供氣元件數目。

3）開啟復吹供氣系統。首先由空氣壓縮機將空氣壓入儲氣罐，實驗過程中由儲氣罐穩定供應頂吹和底吹所需氣體，根據設計方案，將頂吹氧槍氣體和底吹氣體調整到設計流量。

4）轉爐熔池液體達到穩定狀態后，熱電阻開始通電工作。熱電阻對氧槍沖擊區域液體加熱的同時，通過溫度顯示儀觀測布置在轉爐模型內各熱電偶處的液體溫度。這樣就實現了轉爐熔池高溫反應區水力學模擬的實驗過程。

以上所述僅為本實用新型的優先實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾應視為本實用新型的保護范圍。