安钢高炉最佳造渣制度的研究之一_炉渣的物理性能.pdf

四川冶金 安钢高炉最佳造渣制度的研究之一 炉渣的物理性能 重庆大学 文光远裴鹤年 摘要 根据安阳钢铁公司高炉的原料条件和冶炼情况 实验研究了 二元碱度 和对高炉渣的流动性 粘度 熔化性温度和 脱硫性能的影响 为安钢高炉优化造渣制度提供了实验和 理论 依据 本文 为炉渣的物理性质部分 关键词 高炉造渣制度流动性粘度熔化性温度 前言 表安钢高炉渣化学成份 造渣制度是高炉四大基 本冶炼 制 度之 一 它对于高炉的产量 生铁质量 焦比 生铁 成 本和高炉寿 命等都有重大的影 响 所谓 造 渣制度 通常就是根据高炉的原料和冶炼 的 生铁品种等条件 选择一个流动性 粘 度 熔 化性温度 和脱硫能 力等性能适宜 的终 渣成 分 目前安阳钢 铁公 司 高炉渣 的二元碱度 为左右 含量 为一 含量为环 为 了进一步改善 高炉 冶炼的技术经济指标 特 别是进一步 提 高 高炉 利 用 系数和高炉寿命尤 为急需 安钢 决定调整 目前的造渣制度 为此 我 们立项对 安钢 高炉的最佳造渣制度进行了实验研究 粘 度的测试 杠泉 习习习 坠坠坠坠 三 马马马马马马马马马 卜卜月川川 实验研究内容与方案 根据 安 钢高炉的冶炼条 件和提出的课 题 决定以安钢高炉现场渣作 为基础 添加化 学试剂 配制 成 和 四个单成份变化 的炉 渣 系列 分别测定 其粘度和熔化性温度在此基础上 再进行综 合成份变化炉渣系列的物理性能测试 炉 渣的基础 样取自安钢二 号高炉 其化 学成份列于表 实验研究设备与方法 图炉渣粘度计示意图 熔渣柑祸刚玉管测杆 钢丝电机光控 门时频数显仪 热 电偶 熔渣的粘 度 采用旋转方式粘 度计来测 试 粘度计的构造如 图所示 测定熔渣粘 度时 将钥测头浸入增涡 内熔渣中部 当电机 通过钢丝 不锈钢杆和钥杆带 动铝 测 头旋转 时 由于熔渣的粘滞作用使钢丝产 生 一个扭 角 由联接于钢丝的上下两个遮 光 片在通过 固定的光控 门时产生的电信号 经型时 邮编 重庆市 年第期 频 数显仪将扭角转换成 时间 差信号显 示 出 来 熔渣的粘度正比于时 间差 其关系式为 月一么 式 中一熔渣的粘度 下一 型时 频 数 显仪显 示的 时间 差 一仪器常数 由测试已知粘度值的液 体预先确定 于是 通过测定时间差 即可得到熔渣的粘 度 测试时采用降温定点测定方法 首先 将 炉 渣试样的温度升至指定温度 下恒 温 待熔 渣的温 度和成份均 匀 后 测 定 该温度下的熔渣粘度而后 开始降温 逐次 测定各温度点下熔渣的粘度 直至熔渣粘 度 过大无法继续测量为止 熔化性温度的测定 用上述熔渣粘度 的测试结果 绘制粘度 一温度一 曲线 以曲线 的转折点 也即与 的切线相 切的切 点 温度作为熔 渣的熔化 性温度 实验结果与分析讨论 单成分变化炉 渣系列 实验结果 和四个单 成分变化炉 渣系列的粘度和熔化性温度的测 试结果列于表 下的粘度 和熔化 性温 度 与炉 渣含 量 二元 碱度 含 量和含量的关系 分别示于图一 粘度 表单成分变化炉渣系列的物理性能 炉炉渣系列列粘度 熔化性温度 二二 一 系系列列 一 名一 一 一 系系列列一 一 一 一 一 系系列列 一 一 一 一 肠 一 系系列列 云一 一 一 一 由上述图表可以清楚地看到炉 渣成分对 炉渣粘度的影 响 当炉渣含量 由约 增加到时 熔渣粘度有所降低当 由进一步增加时 就有所升高 炉渣的 二元碱度在范围 内波动 变化 不大 炉 渣由降到时 月 有所降低但 由进一步降到时 就 有所升高而由增加 到时 月 急 四川冶金妞 护护户工 一厂 厂 户少一 洲洲 一步 增 加 至时 就猛升到 雌砚 由增加 至时 由 降低到 但当进一步增加至 时 却稍有升高 臼 言 色 妙的 一 臼的一 厂 图和与的关系 剧升高 炉渣由增 加到和 肠时 有所降低但由进一步增 加 时 就有所升高 刁 一 和与的关系 百 图 八曰 一 山 盛门峨 言 臼 护 三 曰 臼的 一一 户厂厂 升升二上一 一 比价 的一 图和 二 与的关系 由以上粘 度测试结果可 见 在现有安钢 高炉 渣中适当 增 加含 量到左 右 和含量到一写 和适 当降低仇 含量到写左 右 可以改善炉渣 的 流动 性除含量高达的 一 外 各系 列炉 渣 在 下 的粘 度均在一 范围 内 说明熔渣的流动性都是良好的 熔化性温度 由表和 图可见随 着渣中 含量 由增 加至时 炉 渣的熔化性 温度由逐渐 升高到 二 元 碱度由增 加至时 由 逐渐升 高到 由增加 至 时 由 升高到 当 进 图 肠 和 与的关系 分析讨论 的作用 是一种碱性氧化物 象一样能 向熔渣提供 一 因此 增加渣中的含 量 能 使渣 中复 杂的硅氧复合阴离子 解体 使其变小和简单化 从而降低熔渣的粘 度 改善熔渣的流动性 炉 渣中含量的增加 使含氧化镁 的 矿 物 如钙镁橄榄石 镁 方 柱石 和镁 蔷薇辉石 等增加 当 含量 年第期 为一 为左 右 时 从一 一 一 一 系相图 可以看出 炉渣 成分处于黄长 石 和 的固溶 体 镁蔷 薇辉石 和钙 镁橄榄石区域 该 矿相区域 特别是黄长 石区 域 其炉 渣的熔化性 流动性和稳定性均良 好 前述的实验结果很好地证实了这一点 因 此 从 一一 一 四元系相图 来看 高炉 渣成分应 尽可能选在黄长 石区域 内 从 一一一 系相图还可 以看出 适宜 的含量与含量和二 元碱度有关 随着的增加 适宜的 含 量降低 同时黄长 石区域 中液相线温度有 升 高 的趋势二 元碱度 升高 适宜的含 量降低当二元碱度过 高时 有可能脱离黄长 石区域 根据安钢 高炉渣含量偏高的 特点和从实验结果来 看 将含量从目前 的约增加到是适宜的 二元碱度的作用 提高炉 渣的二元碱度 能 使 熔渣中拼 一 活度增大 使硅 氧复合阴离子解 体 从而使熔渣粘 度下 降 流动性改善 但随 着 二 元碱度的提高 渣中正硅 酸 钙 数 量 增加 炉 渣的 熔 化性温 度急 剧升 高 短渣 的性能逐渐 增强 炉 渣的稳定性变 差 从实验 结果来看 由 于安 钢 高炉 渣中 较高 为了保证炉 渣不仅有良好的物理 性能 而且应具有足够的脱硫能力 保持较高 的二 元碱度是必 要 的 即保持左右 的二 元碱度是适宜的 的作 用 是一种弱酸性氧化物 在碱性渣中 能够象那样形 成复合阴离子 一 并 且 十 可以部分取代 哪一 中的 形成 硅一铝一氧复 合阴离 子 因此 随着 渣 中 含量的增 加 当其 超过一定值左 右时 熔渣的 粘 度增大 流动性下降 在 含量为的 一一一 系相图中渣相已发生 了变化 在高炉渣 成分范 围内有黄长 石 镁蔷薇辉石 和尖晶石 等相存在 但由于尖晶石区域 的扩大和铝方柱石 的 增加 液 相线温 度低于 的黄长石区域 缩小 了 因此 随着 含量 的增加 炉 渣 的熔化性温度升高 安钢高炉渣的较高 约为 这 是安钢高炉 渣的一大特点 从实验结果来看 为 了保证炉渣有良好的性能 应控制在 以下 不宜再增加 的作用 是弱酸性氧化物 的静电势为 比 的静电势为小 得多 因 而 一 键比 一 键弱得多 所以 在 熔渣中不能象那样形 成 复合阴离子网 状结构 相 反 在熔渣中的最小结构单 位以 一 具有八面体的结构 它弥散地 嵌在 硅氧复合阴离子网状结构中 使网状结构 部 分解体 从而在 一 定程度 上成为硅氧复合阴 离子团的破坏者 因此 在炉渣中保持一定的 含量 时 炉渣 的熔 化性温度有 所降低 炉渣 的流动性有所改善 本实验结果证实 了这一点 国 内许多高炉的生产 实践说明 高炉 渣 中 含有一 时 具 有良好的保护 炉 缸 炉底 砖衬的作用 重钢高炉长期采用仇 含量 为一的低钦型炉 渣 冶炼 其 炉 缸 炉底 到大修时也完好无损 这个经验值得安 钢借鉴 综 上所述 鉴 于 炉 渣中含有左右的 时 能 改善炉 渣的性能 并使炉 渣具有 良好的护 炉作用 因此 将安钢高炉 渣中的 含量提高到左右是适宜 的 综合成份变化炉渣系列 在单成份变化炉渣 系列实验研究的基础 上 为了进一步考察和含 量对 安 钢高炉渣性能的影 响 对前述单成份变化炉 渣系列的 一 和 一 两个类型的炉渣进 行了综合成份变化 的实验研究 炉渣成份 的 变化范围和实验结果列于表 由表可见 一 含量为 和 一 含量为两个类型的炉 四川冶金 渣 在其他成份有一定变化 的情况下 仍 能保实验 研究结 果的 正 确性 证明 了将炉 渣的 持较 低的粘度和熔 化性温度 保持良好的流含 量提高 到一和含量提高 动性 这就验证了前面单成份变化炉渣系列到左右 的意见是正确的 表综合成份变化炉渣系列的物理性能 渣渣系系炉渣主要成份份粘度 熔化性温度度 一一 一 一 召 一一一 巧 其余同 一一 其余同 一一 写 其余同 一一一 写 八 其余同 一 一 一一 其余同 一一 其余同 人人 一一 写 其余同 一一 必写 其余同 一一 其余同 结论 为了改 善安钢 高炉 渣的物理性能 应 将炉渣 的含量 由目前的约提高到 一 相应地 可适当降低二元碱度 为 了使 炉渣起到 护 炉作用 延 长高炉 的寿命和进一 步改善高炉 渣的物 理性能 可 将炉渣 的 含量提高到左右 安 钢 高炉 渣的含 量 偏高 约为 为了保证炉 渣有足够的脱硫能力 保持 较高的二元碱度是必要 的 但从综合的理化 性能来看 安钢 高炉 渣的不宜超过 二元碱度不宜超过 参考文献 从 比 八 且 卜 川 八 从 八 卜一一月 文光远铁冶金学 重庆 重庆大学出版社 上接第页 年获冶金部三等奖 实践证明 在