阅读说明：本技术 一种铁矿石软熔性能的可视化测定装置及测定方法 (Visual determination device and determination method for iron ore softening and melting performance ) 是由 王来信 孙刘恒 赵奇强 赵国磊 常凤 王磊 于 2019-12-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铁矿石软熔性能的可视化测定装置及测定方法,属于高炉冶炼技术领域。本发明包括卧式炉体,卧式炉体的内侧设置有试验炉炉膛,试验炉炉膛的外部安装有炉体加热元件,试验炉炉膛的一侧设置有相机,相机的输出端电连接有计算机控制系统,试验炉炉膛的输入端连接有供气系统,试验炉炉膛的内腔设置有试样。本发明通过计算机控制系统驱动供气系统控制流量,混气装置确保还原气体能均匀混合,气体加热装置保证该气体到达试样位置处时温度合格,通过相机针对软熔过程实时采集,计算机控制系统可自动对图像加以处理,剔除杂像,计算试样面积、生成面积收缩率曲线等,具有较高的自动化集成度。(The invention discloses a visual determination device and a visual determination method for iron ore reflow property, and belongs to the technical field of blast furnace smelting. The device comprises a horizontal furnace body, wherein a test furnace hearth is arranged on the inner side of the horizontal furnace body, a furnace body heating element is arranged outside the test furnace hearth, a camera is arranged on one side of the test furnace hearth, the output end of the camera is electrically connected with a computer control system, the input end of the test furnace hearth is connected with a gas supply system, and a sample is arranged in the inner cavity of the test furnace hearth. The computer control system drives the gas supply system to control the flow, the gas mixing device ensures that the reducing gas can be uniformly mixed, the gas heating device ensures that the temperature of the gas is qualified when the gas reaches the position of the sample, the camera is used for collecting the gas in real time aiming at the reflow process, the computer control system can automatically process the image, eliminate the parasitic image, calculate the area of the sample, generate the area shrinkage rate curve and the like, and the automatic integration level is higher.)

一种铁矿石软熔性能的可视化测定装置及测定方法

技术领域

本发明涉及高炉冶炼技术领域，更具体地说，涉及一种铁矿石软熔性能的可视化测定装置及测定方法。

背景技术

高炉内的炉料从炉顶加入后在下降的过程中，通过与上升煤气的接触完成换热升温、还原、软熔等过程。通过高炉解剖研究发现，铁矿石软熔所形成的软熔带的形状和厚度对高炉操作及其稳定顺行有着重要影响。针对铁矿石的软熔性能的测定，目前大多采用竖式管式炉，配备加压杆，通入常温气体，以失重曲线或位移变化曲线的方式来衡量铁矿石的软熔性能，为铁矿石软熔性能的测定提供了一种方法。但目前常用的铁矿石软熔性能测定装置存在如下一些问题，如：1)通入的还原气为常温气体，与实际炉内状况不同；2)供气装置流量调节为手动控制；3)试样软熔过程不可见或采用X射线拍摄，图像模糊不清；4)还原气的混合不佳；5)自动化集成度不高等。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种铁矿石软熔性能的可视化测定装置及测定方法，本发明通过供气系统控制流量，混气装置确保还原气体能均匀混合，气体加热装置保证该气体到达试样位置处时温度合格，通过可自动调焦的相机采集图像实现软熔过程实时采集，计算机控制系统可自动对图像加以处理，剔除杂像，计算试样面积、生成面积收缩率曲线等，具有较高的自动化集成度。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种铁矿石软熔性能的可视化测定装置，包括卧式炉体，所述的卧式炉体的一侧安装有炉盖，炉盖的表面分别设置有密封炉盖冷却水进口和密封炉盖冷却水出口，卧式炉体的表面分别开设有炉体冷却水进口和炉体冷却水出口，卧式炉体的内侧设置有试验炉炉膛，试验炉炉膛的外部安装有炉体加热元件，试验炉炉膛的一侧开设有图像采集口，图像采集口的端口处安装有相机，相机的输出端电连接有计算机控制系统，计算机控制系统的输入端还连接有炉膛温度测温热电偶，炉膛温度测温热电偶的检测端延伸至试验炉炉膛的内部；

所述的试验炉炉膛的内腔连接有尾气出口，试验炉炉膛的输入端连接有供气系统，供气系统的输入端与计算机控制系统电连接，试验炉炉膛的内腔可拆卸安装有试验平台，试验平台的台面上放置有还原气均流板，还原气均流板的板面上放置有试样，试样的外部设置有试样测温热电偶。

进一步地，所述的试验炉炉膛与试验平台活动连接，试验平台沿着试验炉炉膛的内腔水平位移。

进一步地，所述的炉体冷却水进口、密封炉盖冷却水进口的输入端分别连通冷却水管道。

进一步地，所述的供气系统由气瓶、流量计、混气装置和气体加热装置组成，多组气瓶在混气装置的输入端并联设置，每组气瓶与混气装置之间均安装有流量计，混气装置的输出端连接有气体加热装置，混气装置与试验炉炉膛之间的长段气路为气体加热装置，气体加热装置的输出端延伸至试验炉炉膛内。

进一步地，所述的计算机控制系统的输出端与流量计电连接。

一种铁矿石软熔性能的可视化测定装置的测定方法，其步骤为：

步骤一：接通电源，通过计算机控制系统升温控制程序控制炉体加热元件对试验炉炉膛进行加热；

步骤二：炉体冷却水进口、密封炉盖冷却水进口外接冷却水管道并进行冷却水供水；

步骤三：将试样和还原气均流板依次叠放在试验平台上，再将试验平台推入试验炉炉膛内；

步骤四：冷却水由炉体冷却水进口进入卧式炉体、通过炉体冷却水出口排出卧式炉体，构成卧式炉体的冷却，冷却水由密封炉盖冷却水进口进入炉盖、通过密封炉盖冷却水出口排出炉盖，构成炉盖的冷却，冷却水采用内循环形式持续运行；

步骤五：计算机控制系统控制供气系统供气；

步骤六：气瓶内置还原气体，气体由气瓶流出后进入流量计，流量计的开度由计算机控制系统控制，流量计的出口连接混气装置，混气装置内置多孔介质或钢丝碎屑，气体经过混气装置混合后通过气体加热装置输出至试验炉炉膛内并到达试样位置处；

步骤七：相机根据试验炉炉膛温度和光线情况，自动调整焦距从而获得清晰的图像，采集后的图像传输至计算机控制系统内；

步骤八：计算机控制系统对采集到的图像进行自动处理，包括剔除杂像、计算试样面积、绘制试样面积收缩率；

步骤九：试验结束，计算机控制系统分别控制炉体加热元件停止加热、供气系统停止供气。

进一步地，所述的炉膛温度测温热电偶检测试验炉炉膛的实时温度，并回馈给计算机控制系统，试样测温热电偶检测试样的实时温度，并回馈给计算机控制系统。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明通过计算机控制系统驱动供气系统控制流量，混气装置确保还原气体能均匀混合，气体加热装置保证该气体到达试样位置处时温度合格，通过可自动调焦的相机采集图像并直接传送至计算机控制系统，实现软熔过程实时采集，计算机控制系统可自动对图像加以处理，剔除杂像，计算试样面积、生成面积收缩率曲线等，即可根据得到的试验面积收缩率确定铁矿石的软熔温度指标，如当面积收缩率为10％时的温度为铁矿石的软化温度，具有较高的自动化集成度。

附图说明

图1为本发明的整体结构图。

图中：1、卧式炉体；2、试验炉炉膛；3、供气系统；31、气瓶；32、流量计；33、混气装置；34、气体加热装置；4、试样测温热电偶；5、尾气出口；6、炉体冷却水进口；7、炉体冷却水出口；8、密封炉盖冷却水进口；9、密封炉盖冷却水出口；10、炉膛温度测温热电偶；11、试样；12、还原气均流板；13、炉体加热元件；14、图像采集口；15、相机；16、计算机控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1

从图1可以看出，本实施例的一种铁矿石软熔性能的可视化测定装置，包括卧式炉体1，卧式炉体1的一侧安装有炉盖，炉盖的表面分别设置有密封炉盖冷却水进口8和密封炉盖冷却水出口9，卧式炉体1的表面分别开设有炉体冷却水进口6和炉体冷却水出口7，炉体冷却水进口6、密封炉盖冷却水进口8的输入端分别连通冷却水管道，冷却水采用去离子水、软水等含杂质少的水源，通过水泵抽入炉内进行冷却，再由出水口回到冷却水池，冷却水池另设盘状冷却铜管，对冷却水进行冷却，为避免长期使用可能会在炉内结垢，可定期使用除垢剂对炉体冷却通道进行清洗，卧式炉体1的内侧设置有试验炉炉膛2，试验炉炉膛2的外部安装有炉体加热元件13，炉体加热元件13保证炉膛内的最高温度达1600℃以上，并保证一定的高温区宽度，以确保试样11充分加热，试验炉炉膛2的一侧开设有图像采集口14，图像采集口14的端口处安装有相机15，相机15的输出端电连接有计算机控制系统16，相机15可选择可拆卸的固定在一个旋转机械臂上，以便进行位置调整，试验停止后可收起，保障相机15的清洁，同时图像采集口14采用盖帽密封即可，相机15可依据试验炉炉膛2内的温度自动调焦，从而保证采集到的图像的清晰度，计算机控制系统16可自动对图像加以处理，剔除杂像，计算试样11面积、生成面积收缩率曲线等，即可根据得到的试验面积收缩率确定铁矿石的软熔温度指标，如当面积收缩率为10％时的温度为铁矿石的软化温度，计算机控制系统16的输入端还连接有炉膛温度测温热电偶10，炉膛温度测温热电偶10的检测端延伸至试验炉炉膛2的内部。

计算机控制系统16通过其内置的炉体升温程序控制炉体加热元件13对试验炉炉膛2进行加热，试验炉炉膛2的内腔连接有尾气出口5，尾气出口5可外接气管排出，也可外接气体分析仪进行尾气成分检测，以便帮助分析炉内还原状况及获得失重曲线等，试验炉炉膛2的输入端连接有供气系统3，供气系统3的输入端与计算机控制系统16电连接，试验炉炉膛2的内腔可拆卸安装有试验平台，试验炉炉膛2与试验平台活动连接，试验平台便于拆卸更换，试验平台沿着试验炉炉膛2的内腔水平位移，试验平台可通过齿轮齿条装置或螺旋推进杆送入试验炉炉膛2内，试验平台的台面上放置有还原气均流板12，还原气均流板12的板面上放置有试样11，试样11的外部设置有试样测温热电偶4。

供气系统3由气瓶31、流量计32、混气装置33和气体加热装置34组成，多组气瓶31在混气装置33的输入端并联设置，每组气瓶31与混气装置33之间均安装有流量计32，混气装置33的输出端连接有气体加热装置34，气瓶31内置还原气体，混气装置33确保还原气体能均匀混合，气体加热装置34保证该气体到达试样11位置处温度合格，混气装置33与试验炉炉膛2之间的长段气路为气体加热装置34，气体加热装置34的输出端延伸至试验炉炉膛2内，计算机控制系统16的输出端与流量计32电连接。

气瓶31内置还原气体，可根据需要包括CO、CO₂、N₂、H₂等，各个流量计32相互独立并受计算机控制系统16单独控制，根据预先设定的流量曲线控制流量计开度，进而控制各类气体的流量，混气装置33中采用多孔物质、钢丝碎屑或其它类似物质充填，以保证气体的充分混合，气体加热装置34加热还原气，确保还原气到达试样11时的温度。

一种铁矿石软熔性能的可视化测定装置的测定方法，其步骤为：

步骤一：接通电源，通过计算机控制系统16升温控制程序控制炉体加热元件13对试验炉炉膛2进行加热，炉膛温度测温热电偶10检测试验炉炉膛2的实时温度，并回馈给计算机控制系统16，试样测温热电偶4检测试样11的实时温度，并回馈给计算机控制系统16；

步骤二：炉体冷却水进口6、密封炉盖冷却水进口8外接冷却水管道并进行冷却水供水；

步骤三：将试样11和还原气均流板12依次叠放在试验平台上，再将试验平台推入试验炉炉膛2内；

步骤四：冷却水由炉体冷却水进口6进入卧式炉体1、通过炉体冷却水出口7排出卧式炉体1，构成卧式炉体1的冷却，冷却水由密封炉盖冷却水进口8进入炉盖、通过密封炉盖冷却水出口9排出炉盖，构成炉盖的冷却，冷却水采用内循环形式持续运行，节约冷却水用量，并定期清洗，防止炉内结垢；

步骤五：计算机控制系统16控制供气系统3供气；

步骤六：气瓶31内置还原气体，气体由气瓶31流出后进入流量计32，流量计32的开度由计算机控制系统16控制，流量计32的出口连接混气装置33，混气装置33内置多孔介质或钢丝碎屑，气体经过混气装置33混合后通过气体加热装置34输出至试验炉炉膛2内并到达试样11位置处；

步骤七：相机15根据试验炉炉膛2温度和光线情况，自动调整焦距从而获得清晰的图像，采集后的图像传输至计算机控制系统16内；

步骤八：计算机控制系统16对采集到的图像进行自动处理，包括剔除杂像、计算试样11面积、绘制试样11面积收缩率；

步骤九：试验结束，计算机控制系统16分别控制炉体加热元件13停止加热、供气系统3停止供气。

本发明通过计算机控制系统16驱动供气系统3控制流量，混气装置33确保还原气体能均匀混合，气体加热装置34保证该气体到达试样11位置处时温度合格，通过可自动调焦的相机15采集图像并直接传送至计算机控制系统16，实现软熔过程实时采集，计算机控制系统16可自动对图像加以处理，剔除杂像，计算试样11面积、生成面积收缩率曲线等，即可根据得到的试验面积收缩率确定铁矿石的软熔温度指标，如当面积收缩率为10％时的温度为铁矿石的软化温度，具有较高的自动化集成度。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。