一种空心颗粒连铸保护渣强度测试装置及测试方法

本发明属于炼钢连铸应用技术领域，特别涉及一种空心颗粒连铸保护渣强度测试装置及测试方法。

背景技术：

连铸结晶器保护渣是炼钢连铸过程必需功能性材料，也是保障结晶器钢水浇铸顺行的重要材料，在结晶器中其主要起防止钢水氧化、绝热保温、吸收熔解夹杂物、润滑铸坯以及控制传热五大功能。连铸结晶器保护渣按形貌特征可划分为粉末状连铸结晶器保护渣和空心颗粒状连铸结晶器保护渣。粉末型保护渣具有污染环境严重和不适合自动加入等缺点。空心球状颗粒保护渣比重小、铺展性好，适用于机械方式加人。所以空心颗粒状保护渣将成为连铸工艺清洁和智能化生产发展的主要方向。

连铸保护渣的颗粒强度是衡量连铸保护渣产品质量的一个重要参数。颗粒强度低的保护渣在产品运输、贮存过程和连铸自动加渣过程中，受外压、颗粒间摩擦碰撞等因素使产生破碎，影响连铸保护渣的理化性能，主要体现在：一方面，保护渣的形貌特征、内部结构发生变化，使保护渣在连铸结晶器中的透气、保温和传热等特性变差；另一方面，因破碎产生的粉尘造成环境污染和危害人体健康。为提高连铸保护渣的理化性能，对保护渣强度提出更高要求。

目前，国内针对空心颗粒保护渣强度测定的方法主要为静态压力测试法，即将50g连铸保护渣放入φ70mm的容器中，然后对试样施加42kg的力，保持2min后取出试样，再用各粒径范围下限的筛子手动筛分2min，称取筛下试样质量，除以50g得到破碎率，即为颗粒强度百分数。该方法只适用于测定连铸保护渣在运输、贮存中因压力引起破碎时的强度，并无考虑喷吹过程压力、流量、喷吹时间等多因素对保护渣破碎率的影响，所以该方法具有一定局限性，测量准确度难以满足现实企业生产需要。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种空心颗粒连铸保护渣强度测试装置，能够真实还原连铸过程中保护渣喷吹加渣过程，能够准确测量空心颗粒连铸保护渣在喷吹条件下的强度。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种空心颗粒连铸保护渣强度测试装置，包括喷吹罐、加料组件和筛分组件，所述加料组件包括加料仓、加料管以及鼓风机，所述加料管的一端位于喷吹罐内，另一端通过管道与鼓风机的出风口相连通，所述加料仓的出料口与加料管相通，在所述管道上还设置有流量计和压力表；

所述筛分组件包括水平设置在喷吹罐正下方的第一振动筛、第二振动筛和导料板，第一振动筛、第二振动筛和导料板从上到下依次间隔设置，所述第一振动筛的目数为32目，第二振动筛的目数为80目。

作为优化，所述筛分组件还包括设置在喷吹罐正下方的筛分罐，所述筛分罐的顶部设有入口且与喷吹罐底部的出料口连通，所述第一振动筛、第二振动筛和导料板均设置在筛分罐中，且其边沿均与筛分罐内壁相贴，第一振动筛与第二振动筛、第二振动筛与导料板之间均通过立柱连接，在所述筛分罐内底部还设有振动电机，所述振动电机的振动输出端与一底板相连，所述导料板固定设置在底板上表面。

作为优化，所述筛分罐上与第一振动筛、第二振动筛及导料板位置相对应处分别开设有第一出料口、第二出料口和第三出料口，第一出料口、第二出料口和第三出料口上均设有开关闸门。

作为优化，所述导料板整体呈正圆锥形，圆锥面与水平面的夹角为15-30°。

作为优化，所述振动电机的振动输出端通过弹簧与所述底板相连，弹簧竖直设置，弹簧下端与振动输出端连接，上端与底板底部连接，弹簧至少为四根且呈矩形分布。

作为优化，所述加料管呈l形结构，由水平段和竖直段构成，所述竖直段一端伸进所述喷吹罐内，另一端与水平段一端连接，所述水平段另一端与管道所连接，在所述水平段上开设有入口，所述加料仓的出料口与所述入口相连。

作为优化，所述加料仓的出料口和所述喷吹罐的出料口处分别设有第一开关阀门和第二开关阀门。

本发明还提供一种空心颗粒连铸保护渣强度测试方法，基于所述的空心颗粒连铸保护渣强度测试装置，包括以下步骤：

a、材料准备：称取粒度在0.2～0.8mm范围内的空心颗粒连铸保护渣为若干，计为m；

b、吹喷碰撞：将步骤a称取的空心颗粒连铸保护渣加入加料仓中，开启鼓风机并调整压力到0.2～0.6mpa对物料进行喷吹，打开第一开关阀门，将物料吹入所述喷吹罐内部，让物料相互发生碰撞；

c、分筛称重：待步骤b中进行喷吹时间为2-5min后，关闭鼓风机，开启所述第二开关阀门，使得喷吹罐内部相互碰撞的空心颗粒连铸保护渣依次落入所述第一振动筛和第二振动筛上进行二级分筛，筛选完成后物料取出，并用称重装置称取相应的质量，记录从导料板上取出的小颗粒保护渣质量为m1，从第二振动筛上取出的中颗粒保护渣质量为m2，从第一振动筛上取出的大颗粒保护渣质量为m3；

d、强度计算：将称量的各组保护渣质量进行统计，通过公式计算破碎率p＝(λ1m1+λ2m2+λ3m3)/m×100％，即得强度百分数，式中λ1、λ2、λ3为破碎系数。

作为优化，所述λ1的计算过程为：在步骤c中，从m1g的小颗粒保护渣中称取wg，按照步骤b将其放入喷吹罐中进行吹喷碰撞，吹喷结束后，通过150目的第三振动筛对其筛分，取筛下物，计为w1g，则

所述λ2的计算过程为：在步骤c中，从m2g的中颗粒保护渣中称取wg，按照步骤b将其放入喷吹罐中进行吹喷碰撞，吹喷结束后，通过80目的第二振动筛对其筛分，取筛下物，计为w2g，则

所述λ3的计算过程为：在步骤c中，从m3g的大颗粒保护渣中称取wg，按照步骤b将其放入喷吹罐中进行吹喷碰撞，吹喷结束后，通过32目的第一振动筛对其筛分，取筛下物，计为w3g，则

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：在使用过程中，调整压力与流量，通过鼓风机将合适的空气送入管道，以将加料仓中空心颗粒保护渣吹入喷吹罐中，用于模拟还原真实的保护渣加料及喷吹过程，使得保护渣颗粒在外力的作用下碰撞破碎，然后经筛分组件的作用下，对连铸保护渣进行筛分分级，并分别称取其质量，通过公式即可计算出连铸保护渣破碎率，即强度百分数。本发明结构简单，操作简便，能够真实还原连铸保护渣喷吹加渣过程，能够准确测量空心颗粒连铸保护渣在喷吹条件下的流态化强度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：一种空心颗粒连铸保护渣强度测试装置，包括喷吹罐8、加料组件和筛分组件，所述加料组件包括加料仓6、加料管5以及鼓风机1，所述加料管的一端位于喷吹罐内，另一端通过管道与鼓风机的出风口相连通，所述加料仓的出料口与加料管相通，在所述管道上还设置有流量计4和压力表2；

所述筛分组件包括水平设置在喷吹罐正下方的第一振动筛10、第二振动筛12和导料板，第一振动筛10、第二振动筛12和导料板从上到下依次间隔设置，所述第一振动筛的目数为32目，第二振动筛的目数为80目。

这样的，在使用过程中，调整压力与流量，通过鼓风机将合适的空气送入管道，以将加料仓中空心颗粒保护渣吹入喷吹罐中，用于模拟还原真实的保护渣加料及喷吹过程，使得保护渣颗粒在外力的作用下碰撞破碎，然后经筛分组件的作用下，对连铸保护渣进行筛分分级，并分别称取其质量，通过公式即可计算出连铸保护渣破碎率，即强度百分数。本发明结构简单，操作简便，能够真实还原连铸保护渣喷吹加渣过程，能够准确测量空心颗粒连铸保护渣在喷吹条件下的流态化强度。第一振动筛的目数为32目，用于区别0.3mm大小的颗粒，第二振动筛的目数为80目，用于区别0.2mm大小的颗粒。

实施时，所述筛分组件还包括设置在喷吹罐正下方的筛分罐，所述筛分罐的顶部设有入口且与喷吹罐底部的出料口连通，所述第一振动筛10、第二振动筛12和导料板均设置在筛分罐中，且其边沿均与筛分罐内壁相贴，第一振动筛与第二振动筛、第二振动筛与导料板之间均通过立柱连接，在所述筛分罐内底部还设有振动电机14，所述振动电机的振动输出端与一底板相连，所述导料板固定设置在底板上表面。

这样的，通过设置筛分罐，可以将第一振动筛10、第二振动筛12及导料板安装在筛分罐中，通过在底部设置振动电机14，带动第一振动筛、第二振动筛振动，从而便于第一振动筛和第二振动筛的筛分分级，第一振动筛、第二振动筛及导料板边沿与筛分罐内壁相贴，以防止物料从边沿漏下，造成不同大小颗粒混合。

实施时，所述筛分罐上与第一振动筛、第二振动筛及导料板位置相对应处分别开设有第一出料口15、第二出料口16和第三出料口17，第一出料口、第二出料口和第三出料口上均设有开关闸门。

这样的，通过设置第一出料口、第二出料口和第三出料口，便于筛分完成后，取出各对应的颗粒物，也可以将第一振动筛、第二振动筛及导料板直接取出筛分罐以收取各对应的颗粒物。

实施时，所述导料板整体呈正圆锥形，圆锥面与水平面的夹角为15-30°。

这样的，便于物料颗粒下料，方便收取最后的小颗粒物料。

实施时，所述振动电机14的振动输出端通过弹簧13与所述底板相连，弹簧竖直设置，弹簧下端与振动输出端连接，上端与底板底部连接，弹簧至少为四根且呈矩形分布。

实施时，所述加料管5呈l形结构，由水平段和竖直段构成，所述竖直段一端伸进所述喷吹罐内，另一端与水平段一端连接，所述水平段另一端与管道所连接，在所述水平段上开设有入口，所述加料仓的出料口与所述入口相连。

这样的，可以使得鼓风机吹风的时候，将加料仓落下的物料吹至喷吹罐中，模拟现有的喷吹加渣过程。

实施时，所述加料仓的出料口和所述喷吹罐的出料口处分别设有第一开关阀门7和第二开关阀门9。

实施时，喷吹罐罐体由具有耐腐蚀、抗压及耐磨性能的材料制成，如钢材等。

实施时，若鼓风机鼓入的空气，可在管道上设置一过滤器3过滤杂质，若鼓入的是氮气，则可以不设置过滤器。实施时，第一振动筛设有上下两层，两层第一振动筛之间设置弹跳珠11，第二振动筛设有上下两层，两层第二振动筛之间设置弹跳珠，通过弹跳珠在振动的时候，撞击筛网上黏附的物料，以增加物料的透过率，避免物料堵塞筛网。

本发明还提供了一种空心颗粒连铸保护渣强度测试方法，基于所述的空心颗粒连铸保护渣强度测试装置，包括以下步骤：

a、材料准备：称取粒度在0.2～0.8mm范围内的空心颗粒连铸保护渣若干，计为m；

b、吹喷碰撞：将步骤a称取的空心颗粒连铸保护渣加入加料仓中，开启鼓风机并调整压力到0.2～0.6mpa对物料进行喷吹，打开第一开关阀门，将物料吹入所述喷吹罐8内部，让物料相互发生碰撞；

c、分筛称重：待步骤b中进行喷吹时间为2-5min后，关闭鼓风机，开启所述第二开关阀门，使得喷吹罐内部相互碰撞的空心颗粒连铸保护渣依次落入所述第一振动筛和第二振动筛上进行二级分筛，筛选完成后物料取出，并用称重装置称取相应的质量，记录从导料板上取出的小颗粒保护渣质量为m1，从第二振动筛上取出的中颗粒保护渣质量为m2，从第一振动筛上取出的大颗粒保护渣质量为m3；

d、强度计算：将称量的各组保护渣质量进行统计，通过公式计算破碎率p＝(λ1m1+λ2m2+λ3m3)/m×100％，即得强度百分数，式中λ1、λ2、λ3为破碎系数。

实施时，所述λ1的计算过程为：在步骤c中，从m1g的小颗粒保护渣中称取wg，按照步骤b将其放入喷吹罐中进行吹喷碰撞，吹喷结束后，通过150目的第三振动筛对其筛分，取筛下物，计为w1g，则

所述λ2的计算过程为：在步骤c中，从m2g的中颗粒保护渣中称取wg，按照步骤b将其放入喷吹罐中进行吹喷碰撞，吹喷结束后，通过80目的第二振动筛对其筛分，取筛下物，计为w2g，则

所述λ3的计算过程为：在步骤c中，从m3g的大颗粒保护渣中称取wg，按照步骤b将其放入喷吹罐中进行吹喷碰撞，吹喷结束后，通过32目的第一振动筛对其筛分，取筛下物，计为w3g，则

实施时，取2000g空心颗粒连铸保护渣进行试验，经过吹喷碰撞和分筛称重后，得到m1＝60g，m2＝1800g，m3＝140g，计算破碎系数的时候，取w＝50g，再次经过吹喷碰撞和分筛称重后，得到w1＝10g，w2＝7.5g，w3＝15g，从而可以得到本次试验的破碎系数：λ1为0.2，λ2为0.15，λ3为0.3。从而得到本次空心颗粒连铸保护渣的破碎率p＝(λ1m1+λ2m2+λ3m3)/m×100％＝16.2％。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以在不脱离本发明的原理和基础的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附加权利要求及其等同物限定，因此本发明的实施例只是针对本发明的一个说明示例，无论从哪一点来看本发明的实施例都不构成对本发明的限制。