一种连铸保护渣浆料粘度在线测试装置及方法

摘要

本发明公开了一种连铸保护渣浆料粘度在线测试装置，包括研磨搅拌组件、粘度测定组件和控制器，所述研磨搅拌组件包括搅拌机、搅拌杯以及氧化锆珠，所述氧化锆珠置于搅拌杯内，所述粘度测定组件包括用于承接搅拌杯内研磨搅拌完成后的浆液的漏斗以及位于漏斗下方的烧杯，漏料口和漏斗的出料口处均设有阀门开关，烧杯连接称重器用于实时测量烧杯重量变化，称重器与控制器电连接以将重量变化结果反馈到控制器。本发明还公开了一种连铸保护渣浆料粘度在线测试方法，该方法以浆料流出时间表征浆料黏度的大小，并用控制器实时在线计算并显示流出时间与浆料流出质量的关系，所以其具有测量快速、便捷以及测量误差小的优点。

说明书

技术领域

本发明属于连铸保护渣技术领域，尤其涉及一种连铸保护渣浆料粘度在线测试装置及方法。

背景技术

连铸保护渣是作用于连铸结晶器钢液表面的一种重要功能材料，连铸保护渣颗粒均匀性及强度是衡量连铸保护渣产品质量的重要指标，合适的连铸保护渣浆料黏度对保障保护渣颗粒均匀性及强度有着重要作用。

连铸保护渣在制浆过程中，浆料黏度的大小主要由加水量和粘结剂加入量决定，保护渣生产企业仅凭传统经验控制浆料黏度，使得浆料黏度的测定缺乏理论依据。目前，暂无科学的方法表征保护渣浆料黏度的大小，从而无法保障连铸保护渣喷雾造粒过程的颗粒均匀性及强度，最终影响连铸保护渣产品的理化性能和冶金性能。。

目前测量浆料粘度的仪器有旋转粘度计，然而由于连铸保护渣浆料属于非牛顿流体，其粘度将随着剪切速率的变化而变化，所测粘度值为变量，所以无法定量衡量保护渣浆料粘度特性，从而无法控制浆料的加水量和粘结剂加入量。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种连铸保护渣浆料粘度在线测试装置，其具有测量快速、便捷以及测量误差小的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种连铸保护渣浆料粘度在线测试装置，包括研磨搅拌组件、粘度测定组件和控制器，所述研磨搅拌组件包括搅拌机、搅拌杯以及氧化锆珠，所述氧化锆珠设置于搅拌杯内，搅拌杯底部设有漏料口，所述漏料口处设有滤网，所述搅拌机包括搅拌器以及驱动搅拌器转动的电机，搅拌器一端连接电机的输出轴并由电机带动搅拌器的搅拌部在搅拌杯内旋转搅拌，所述控制器与电机电连接以控制电机转速，所述粘度测定组件包括用于承接搅拌杯内研磨搅拌完成后的浆液的漏斗以及位于漏斗下方的烧杯，漏料口和漏斗的出料口处均设有阀门开关，所述烧杯连接称重器用于实时测量烧杯重量变化，称重器与控制器电连接以将重量变化结果反馈到控制器。

作为优化，还包括底座，所述底座上竖直设有支撑轴，所述电机、搅拌杯和漏斗均通过横杆与支撑轴连接，且电机、搅拌杯和漏斗从上到下依次分布，所述搅拌器包括搅拌轴和设置在搅拌轴上的搅拌叶，所述搅拌轴竖直设置，其顶端伸出搅拌杯并与倒置的电机的输出轴连接，搅拌叶位于搅拌杯内用于旋转搅拌。

作为优化，所述称重器为电子天平，其放置于底座上，烧杯放置于所述称重器上。

作为优化，所述搅拌杯顶部设有杯盖，所述杯盖由两块半圆形盖板拼接而成，两块半圆形盖板的中心均开设有半圆形通槽，两半圆形通槽配合形成供搅拌轴穿过的通道。

作为优化，所述横杆的一端与一锁紧块固连，所述锁紧块中心竖直开设有与支撑轴相匹配的通孔以使得锁紧块刚好套设在支撑轴上，所述锁紧块上沿垂直于支撑轴方向开设有螺纹通孔，所述螺纹通孔中配合设有螺柱，所述螺柱的一端抵紧在支撑轴上以将锁紧块锁紧在支撑轴上。

作为优化，所述漏斗连接水平杆，水平杆固连在一竖杆上部，所述竖杆下部通过横杆与支撑轴连接，水平杆与漏斗连接的部分呈环状，漏斗上部卡设其中。

本发明还提供了一种连铸保护渣浆料粘度在线测试方法，包括以下步骤：

步骤1、称取保护渣原料加入搅拌杯中，并向搅拌杯中加入研磨用的烘干氧化锆珠以及水以研磨搅拌制成浆料，保护渣原料与氧化锆珠及加入水的质量比为10：5：4，搅拌杯的漏料口处的阀门开关处于关闭状态；

步骤2、打开电机，通过控制器调整电机转速为300-900r/min，设置搅拌时间为30-60min，开始研磨搅拌；

步骤3、搅拌结束后，打开漏料口处的阀门开关，使得研磨搅拌过的浆料从搅拌杯中流入漏斗中，此时漏斗的出料口处的阀门开关处于关闭状态；

步骤4、将漏斗移至烧杯上方，打开漏斗的出料口处的阀门开关，使得漏斗内的浆料流入烧杯中，称重器实时记录烧杯重量变化，并将数据反馈给控制器，控制器根据数据结果绘制横坐标为时间t、纵坐标为重量m的变化曲线，找到曲线中流线型段开始向液滴段变化的拐点，该拐点所对应的时间t就是浆料的流出时间，即是浆料的粘度μ=t，单位为秒。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明通过设置研磨搅拌组件、粘度测定组件和控制器，利用研磨搅拌组件在搅拌杯内对浆料搅拌均匀，避免搅拌杯内上部浆料附着和底部浆料硬化和黏结，再通过粘度测定组件测试搅拌后的浆料在漏斗内流出的重量与时间的变化关系，从而获得浆料的流出时间，即可求得浆料粘度，整个操作十分简便快捷，测量误差小，适合快速测定浆料粘度，为企业工业化生产提供技术支撑。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例中杯盖的俯视图；

图3是本发明实施例中浆料重量随时间变化图。

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：参见图1至图3，一种连铸保护渣浆料粘度在线测试装置，包括研磨搅拌组件1、粘度测定组件2和控制器4，所述研磨搅拌组件1包括搅拌机12、搅拌杯13以及氧化锆珠16，所述氧化锆珠16设置于搅拌杯13内，搅拌杯底部设有漏料口，所述漏料口处设有滤网15，所述搅拌机12包括搅拌器以及驱动搅拌器转动的电机11，搅拌器一端连接电机11的输出轴并由电机带动搅拌器的搅拌部在搅拌杯内旋转搅拌，所述控制器与电机电连接以控制电机转速，所述粘度测定组件2包括用于承接搅拌杯内研磨搅拌完成后的浆液的漏斗21以及位于漏斗下方的烧杯22，漏料口和漏斗的出料口处均设有阀门开关，所述烧杯22连接称重器3用于实时测量烧杯重量变化，称重器3与控制器4电连接以将重量变化结果反馈到控制器。

本发明通过设置研磨搅拌组件1、粘度测定组件2和控制器4，利用研磨搅拌组件1在搅拌杯13内对浆料搅拌均匀，避免搅拌杯内上部浆料附着和底部浆料硬化和黏结，再通过粘度测定组件2测试搅拌后的浆料在漏斗内流出的重量与时间的变化关系，从而获得浆料的流出时间，即可求得浆料粘度，整个操作十分简便快捷，测量误差小，所述漏斗为100ml的涂-4杯粘度杯，适合快速测定浆料粘度，为企业工业化生产提供技术支撑。

实施时，还包括底座5，所述底座上竖直设有支撑轴，所述电机11、搅拌杯13和漏斗21均通过横杆与支撑轴连接，且电机、搅拌杯和漏斗从上到下依次分布，所述搅拌器包括搅拌轴和设置在搅拌轴上的搅拌叶，所述搅拌轴竖直设置，其顶端伸出搅拌杯并与倒置的电机的输出轴连接，搅拌叶位于搅拌杯内用于旋转搅拌。

通过设置底座和支撑轴，将电机、搅拌杯和漏斗从上到下依次设置在支撑轴上，方便浆料从上到下随处理过程而自然流动，同时这样设置的话也可节约装置体积，减小占地空间。

实施时，所述称重器3为电子天平，其放置于底座5上，烧杯22放置于所述称重器上。

这样的，称重器为电子天平，能够便捷的采集重量变化的数据，并将其传输给控制器中。

实施时，所述搅拌杯13顶部设有杯盖，所述杯盖由两块半圆形盖板拼接而成，两块半圆形盖板的中心均开设有半圆形通槽，两半圆形通槽配合形成供搅拌轴穿过的通道。

通过这样设置可以在搅拌轴穿出搅拌杯的情况下，方便安装和取下杯盖。

实施时，所述横杆的一端与一锁紧块固连，所述锁紧块中心竖直开设有与支撑轴相匹配的通孔以使得锁紧块刚好套设在支撑轴上，所述锁紧块上沿垂直于支撑轴方向开设有螺纹通孔，所述螺纹通孔中配合设有螺柱，所述螺柱的一端抵紧在支撑轴上以将锁紧块锁紧在支撑轴上。

这样的，通过设置锁紧块，可以通过调节螺柱的旋拧程度来决定是否将锁紧块锁紧在支撑轴上，以调节横杆在支撑轴上的位置来适应电机、搅拌杯和漏斗间的位置，本申请中还可以调松螺柱来旋转与漏斗相连的横杆，使得漏斗可以旋转至搅拌杯下方承接浆料，这种旋转方式可以节省装置的纵向空间，方便安装和拆卸漏斗。

作为优化，所述漏斗连接水平杆，水平杆固连在一竖杆上部，所述竖杆下部通过横杆与支撑轴连接，水平杆与漏斗连接的部分呈环状，漏斗上部卡设其中。

这样的，通过设置竖杆及水平杆来连接横杆及漏斗，可以提高漏斗安装的稳定性，不易倾倒。

本发明还提供了一种连铸保护渣浆料粘度在线测试方法，包括以下步骤：

步骤1、称取保护渣原料加入搅拌杯13中，并向搅拌杯中加入研磨用的烘干氧化锆珠16以及水以研磨搅拌制成浆料，保护渣原料与氧化锆珠及加入水的质量比为10：5：4，搅拌杯的漏料口处的阀门开关处于关闭状态；

步骤2、打开电机11，通过控制器调整电机转速为300-900r/min，设置搅拌时间为30-60min，开始研磨搅拌；

步骤3、搅拌结束后，打开漏料口处的阀门开关，使得研磨搅拌过的浆料从搅拌杯13中流入漏斗21中，此时漏斗的出料口处的阀门开关处于关闭状态；

步骤4、将漏斗移至烧杯上方，打开漏斗的出料口处的阀门开关，使得漏斗内的浆料流入烧杯22中，称重器3实时记录烧杯重量变化，并将数据反馈给控制器4，控制器根据数据结果绘制横坐标为时间t、纵坐标为重量m的变化曲线，找到曲线中流线型段开始向液滴段变化的拐点6，该拐点所对应的时间t就是浆料的流出时间，即是浆料的粘度μ=t，单位为秒。

保护渣原料由硅灰石、水渣、水泥熟料、石英砂、白碱、萤石、氟化钠、苏打水、锰矿粉、炭黑、粘结剂按一定比例配制而成。

粘度表征浆料流体流动时流层之间的内摩擦力的大小，这种内摩擦力是由流体内部分子间相互吸引力和分子不规则运动而造成的，一层流体要向前运动，就要克服这层流体与相邻层的分子间吸引力和分子运动的动力，也就是要克服内摩擦力，流体的粘度越大，说明分子间的吸引力越大，流动时的内摩擦力也越大，因而，流动起来也就越困难，也就是说，低分子液体流动时，流速越大，受到的阻力也越大，从而可以通过测量浆料从漏斗中落入烧杯中的质量随时间变化的关系获得浆料的粘度，控制器可为电脑，可以精确的计算出拐点出现的时刻，并在其显示器上显示出相关曲线，曲线开始时质量为0，此时浆料还在漏斗中没有流出，而后开始呈线性流出，表现在图上为开始呈现为直线段，浆料流出为流线型段，经过一段时间t，达到拐点，浆料开始呈滴落状态流出，浆料流出为滴落段，在图上表现为一段斜率逐渐变小的获得拐点时刻曲线直至斜率为0，质量不再增加，浆料全部流出，拐点所对应的时间t即是浆料的粘度。

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极其等同物限定，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。