本实用新型属于钢铁冶金实验设备领域，涉及一种模拟转炉熔池高温反应区的水力学实验装置。
背景技术：
转炉炼钢法是目前世界上最主要的炼钢生产方法。我国许多企业都面临着铁水不足的情况，转炉多吃废钢成为很多厂家作为增加钢产量和降低钢铁料消耗的一个主要手段，改善转炉熔池的传热条件不但可以提高热效率，还可以提高转炉废钢比。
在转炉吹炼过程中，氧气射流冲击凹坑处会形成一个温度为2100℃~2500℃的高温反应区域，该区域对于转炉熔池的传质、传热及化学反应具有重要影响。然而，在传统的水模拟实验尤其是对传热研究的水模拟实验中，此高温反应区域很少被报道。因此，开展对此高温区域的传热研究具有重大意义。
本装置是在已有研究与相关文献调研基础之上，通过分析研究提出一种模拟转炉熔池高温反应区的水力学实验装置。
技术实现要素：
本实用新型主要针对转炉冶炼条件下难以通过现场实验观测转炉熔池高温冲击区对熔池传热规律影响的问题，设计一种模拟转炉熔池高温反应区的水力学实验装置。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是设计一种模拟转炉熔池高温反应区的水力学实验装置，包括有机玻璃转炉模型、顶吹氧枪模拟装置、转炉支座、底吹供气元件、温度显示仪、热电偶、热电阻、导线、热电阻高度调节阀、氧枪高度调节阀和氧枪支架。其中，有机玻璃转炉模型的炉型为空心锥球形，其底部有底吹供气孔；顶吹氧枪模拟装置由中心氧管和拉乌尔氧枪喷头组成；底吹供气元件为有机玻璃加工制成的环缝式喷嘴。所述热电阻连接导线固定在热电阻高度调节阀，所述顶吹氧枪模拟装置由氧枪支架支撑悬浮于有机玻璃转炉模型内部，可由氧枪高度调节阀调节枪位，所述热电偶分别安装在熔池液面以下特定部位，并与温度显示仪连接，所述有机玻璃转炉模型由转炉支座支撑。
所述有机玻璃转炉模型、顶吹氧枪模拟装置、底吹供气元件等均是根据相似原理由实际生产中的原型等比例缩小加工而成。
所述氧枪高度调节阀中心孔直径可调，氧枪中心氧管在调节阀中心孔内上下移动调节高度，并通过调整高度调节阀中心孔直径将氧枪固定。
所述热电阻功率根据有机玻璃转炉模型大小及液体装入量进行选择，其高度由热电阻高度调节阀调整。调整高度时，要保证热电阻能浸入到冲击区液面以下。
所述热电偶采用直径为0.2~0.3mm的T型热电偶。
所述顶吹氧枪模拟装置与底吹供气元件所需要的气体由空气压缩机将空气压入储气罐，实验过程中再由储气罐稳定供应。
本实用新型是这样实现的：将实用新型组装完毕，在有机玻璃转炉模型内加入一定量的液体并将氧枪枪位和热电阻等调整到所需条件，然后打开供气系统和热电阻电源，顶吹氧枪内喷射出的高速气体、底吹气体以及热电阻热量共同作用于有机玻璃转炉模型内的液体，通过温度显示仪观测布置在转炉模型内各热电偶处的液体温度，根据实验结果研究不同冶炼工艺参数（氧枪枪位、顶吹氧气流量、熔池深度等）对转炉熔池传热规律的影响。这样就实现了转炉熔池高温反应区水力学模拟的实验过程。
本实用新型的优点在于：转炉冶炼过程是高温、多相、多组元复杂的反应过程，在生产过程中直接实验具有很大的局限性，本实用新型根据相似原理建立与研究对象相似的模型，在实验室进行水模拟实验，通过实验得出最佳的操作工艺参数，再将所得结果推广应用到实际生产中，操作相对简单，且方便实用。
附图说明
图1为模拟转炉熔池高温反应区的水力学实验装置示意图，图中：1-有机玻璃转炉模型，2-顶吹氧枪模拟装置，3-转炉支座，4-底吹供气元件，5-温度显示仪，6-热电偶，7-热电阻，8-导线，9-热电阻高度调节阀，10-氧枪高度调节阀，11-氧枪支架。
具体实施方式
一种模拟转炉熔池高温冲击区的水力学实验装置，包括有机玻璃转炉模型1、顶吹氧枪模拟装置2、转炉支座3、底吹供气元件4、温度显示仪5、热电偶6、热电阻7、导线8、热电阻高度调节阀9、氧枪高度调节阀10和氧枪支架11。其中，有机玻璃转炉模型1其炉型为空心锥球形，其底部有底吹供气孔；顶吹氧枪模拟装置2由中心氧管和拉乌尔氧枪喷头组成；底吹供气元件4为有机玻璃加工制成的环缝式喷嘴。本实用新型具体实施的技术方案如下：
1）组装实用新型装置。将热电阻连接导线固定在热电阻高度调节阀，顶吹氧枪模拟装置由氧枪支架支撑悬浮于有机玻璃转炉模型内部，热电偶分别安装在熔池液面以下的底部、中部和偏上部位，并与温度显示仪连接，有机玻璃转炉模型由转炉支座支撑。
2）根据实验方案，调整实验装置。在有机玻璃转炉内加入液体；由氧枪高度调节阀将氧枪调整到实验所需高度，由热电阻高度调节阀将热电阻调节到合适高度，要保证热电阻能浸入到氧枪冲击区液面以下；根据设计方案改变底吹供气元件布置方式及底吹供气元件数目。
3）开启复吹供气系统。首先由空气压缩机将空气压入储气罐，实验过程中由储气罐稳定供应顶吹和底吹所需气体，根据设计方案，将顶吹氧枪气体和底吹气体调整到设计流量。
4）转炉熔池液体达到稳定状态后，热电阻开始通电工作。热电阻对氧枪冲击区域液体加热的同时，通过温度显示仪观测布置在转炉模型内各热电偶处的液体温度。这样就实现了转炉熔池高温反应区水力学模拟的实验过程。
以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰应视为本实用新型的保护范围。