高鋁爐渣熔化性溫度的研究

余珊珊 文志軍 岑明進(jìn)

( 武漢鋼鐵( 集團(tuán)) 公司研究院)

0 前言

高爐的造渣制度應(yīng)適合于高爐的冶煉要求，有利于穩(wěn)定順行及冶煉優(yōu)質(zhì)生鐵，應(yīng)根據(jù)原料條件選擇最佳的爐渣成分和堿度。一般要求爐渣有良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，熔化溫度在1300 ℃～1400 ℃，在1400 ℃左右黏度小于10 泊。爐渣要有適當(dāng)?shù)娜刍詼囟龋炔荒芴咭膊荒芴?。熔化性溫度過高，過分難熔，在爐內(nèi)呈半熔融、半流動(dòng)的狀態(tài)，則爐料難行，造成渣鐵難以分離; 熔化性溫度不可過低，這樣才能維持爐缸渣鐵有適當(dāng)高的溫度，既能保證順行又能得到高質(zhì)量的產(chǎn)品［1］。

由于原料條件的波動(dòng)，武鋼高爐爐渣中Al2O3含量從原來的14%左右上升到16%左右，渣型結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化。本研究主要針對(duì)爐渣中Al2O3含量過高的情況下，MgO 含量、Al2O3含量及二元堿度RO對(duì)爐渣熔化性溫度的影響以及向高鋁爐渣中配加不同含量的CaF2后爐渣熔化性溫度的變化情況。

1 試驗(yàn)條件及方法

1．1 試驗(yàn)原料

為了盡可能與現(xiàn)場(chǎng)爐渣相似，因此本研究主要是以現(xiàn)場(chǎng)爐渣為基礎(chǔ)，再按需要添加相應(yīng)的化學(xué)原料配制各組渣樣。取高爐渣并進(jìn)行了化學(xué)分析，結(jié)果見表1。

表1 高爐渣化學(xué)成分 %

試驗(yàn)樣品的制備是以2#爐渣為基礎(chǔ)進(jìn)行配料，配成爐渣中Al2O3含量15%、17%、18%的爐渣，表2 為以1000 g 左右各料的重量配比。

表2 試驗(yàn)樣品配料

分別將表2 中的氧化鈣用水溶化加入料中，把樣品料磨成粉，然后在混料機(jī)中把各組試驗(yàn)樣品混勻，混勻后的試驗(yàn)樣品料制成小塊，在烘箱中烘干。把烘干的各組樣在高溫爐中熔化后，化驗(yàn)其成份，篩選化學(xué)成份合適的渣樣作為實(shí)驗(yàn)渣樣。

參照以上方法，分別制備試驗(yàn)所需的二元堿度值RO在1．00 ～1．25 之間，MgO 含量在6% ～13%之間，Al2O3含量在16% ～21% 之間，以及配加CaF2后的爐渣試驗(yàn)原料。

1．2 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)在高溫黏度儀上進(jìn)行。黏度儀采用東北大學(xué)RTW－10 型熔體物性綜合測(cè)定儀進(jìn)行爐渣粘度測(cè)定。本測(cè)試裝置采用旋轉(zhuǎn)柱體法測(cè)定熔體的粘度，使柱體在盛有液體的靜止的同心圓柱形容器內(nèi)勻速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)在柱體和容器壁之間的液體產(chǎn)生了運(yùn)動(dòng)，在柱體和容器壁之間形成了速度梯度。由于粘性力的作用，在柱體上將產(chǎn)生一個(gè)力矩與其平衡。經(jīng)過計(jì)算機(jī)跟蹤及計(jì)算得出爐渣粘性粘度［2］。

1．3 試驗(yàn)方法

根據(jù)得出各渣樣粘度η －溫度t 曲線后，以與橫坐標(biāo)( t) 成45 °的直線與粘度η －溫度t 曲線相切，確定切點(diǎn)，得出爐渣的熔化性溫度。從中找出渣中主要成分變化與爐渣熔化性溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，及配加CaF2對(duì)爐渣熔化性溫度的影響情況。

2 武鋼現(xiàn)場(chǎng)高鋁爐渣熔化性溫度分析

武鋼高爐爐渣中Al2O3含量達(dá)16%以上時(shí)，高爐正常生產(chǎn)將受到一定影響。為弄清高鋁爐渣性能，對(duì)14 批高爐現(xiàn)場(chǎng)渣樣的化學(xué)成分及粘度變化進(jìn)行了分析，具體結(jié)果見表3。

表3 現(xiàn)場(chǎng)渣樣化學(xué)成分及熔化性溫度

由表3 可以看出，爐渣熔化性溫度最高值為1375 ℃，最低值為1315 ℃。其中，熔化性溫度的最高值對(duì)應(yīng)的爐渣堿度也為最大值1．18，爐渣熔化性溫度基本遵循隨著Al2O3含量或二元堿度RO的增加，爐渣的熔化性溫度也增加的規(guī)律。

3 高鋁爐渣熔化性溫度的試驗(yàn)研究

3．1 不同MgO 、Al2O3 含量對(duì)爐渣熔化性溫度的影響

本次試驗(yàn)研究是以目前武鋼高爐爐渣為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際情況，選定二元堿度RO=1．10，當(dāng)爐渣中MgO 含量為6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%時(shí)，相應(yīng)不同Al2O3含量在16% ～21%之間的爐渣粘度變化情況進(jìn)行研究，從而找出不同MgO、Al2O3含量對(duì)爐渣熔化性溫度的影響關(guān)系見表4 和圖1 所示。

表4 不同MgO、Al2O3 含量時(shí)爐渣熔化性溫度

圖1 不同MgO、Al2O3 含量時(shí)爐渣熔化性溫度

由表4 和圖1 可以看出，在固定MgO 含量及二元堿度RO的條件下變動(dòng)爐渣Al2O3含量時(shí)，隨著Al2O3含量的增加，爐渣的熔化性溫度也增加。在固定Al2O3含量及二元堿度RO的條件下，MgO 含量從6%變化到13%時(shí)，在MgO=8%時(shí)爐渣的熔化性溫度取得最大值。

3．2 不同二元堿度RO( CaO/SiO2) 對(duì)爐渣熔化性溫度的影響

為了分析二元堿度( RO=CaO/SiO2) 在高Al2O3含量的爐渣中其對(duì)爐渣熔化性溫度的影響，本課題設(shè)計(jì)了當(dāng)渣中Al2O3含量分別為16%、18% 及20%，MgO 為9%、10%時(shí)，二元堿度值RO在1．00～1．25 之間變化時(shí)其粘度變化情況得出爐渣的熔化性溫度見表5 和圖2 所示。

由圖2 可以看出，在固定Al2O3及MgO 含量的條件下變動(dòng)爐渣的二元堿度RO時(shí)，隨著RO從1．00增加到1．25，爐渣的熔化性溫度也增加; 同時(shí)得出在固定MgO 含量及Ro 的條件下變動(dòng)爐渣Al2O3含量時(shí)，隨著Al2O3含量的增加，爐渣的熔化性溫度也增加。

表5 RO 在1．00 ～1．25 之間爐渣的熔化性溫度

圖2 Ro 在1．00 ～1．25 之間爐渣的熔化性溫度

3．3 配加CaF2 后對(duì)爐渣熔化性溫度的影響

對(duì)隨機(jī)取的正?，F(xiàn)場(chǎng)爐渣，分別加入0%、1．0%、1．5%及2．0%的螢石時(shí)，對(duì)應(yīng)的爐渣的熔化性溫度分別為1349 ℃、1340 ℃、1331 ℃及1335 ℃，由數(shù)據(jù)觀察可發(fā)現(xiàn)，在添加低含量CaF2的情況下，現(xiàn)場(chǎng)爐渣基本遵循隨著CaF2含量的增加，爐渣熔化性溫度降低的規(guī)律。當(dāng)爐渣中Al2O3=15% ～21%，MgO=10% 時(shí)，RO=1． 15 時(shí)，分別配加0%、2%、4%、6%、8%、10%的CaF2時(shí);不同爐渣的熔化性溫度見表6 和圖3 所示。

表6 配加CaF2 后爐渣(RO =1．15)的熔化性溫度

圖3 配加CaF2 后爐渣(R=1．15)的熔化性溫度

從表6 及圖3 中數(shù)據(jù)分析可知，在固定Al2O3含量及二元堿度RO的條件下，隨著CaF2含量的增加，爐渣熔化性溫度降低;在未添加CaF2的情況下，當(dāng)Al2O3=17%時(shí)，爐渣的熔化性溫度取得最大值1360 ℃;配加2%的CaF2時(shí)，爐渣的熔化性溫度隨著Al2O3含量的變化不大;配加4%的CaF2時(shí)，爐渣的熔化性溫度隨著Al2O3含量的變化不大; 配加6%的CaF2時(shí)，當(dāng)Al2O3=21%時(shí)，爐渣的熔化性溫度大幅降低，其余的隨著Al2O3含量的變化不大;配加8%的CaF2時(shí)，爐渣的熔化性溫度隨著Al2O3含量的變化不大; 配加10% 的CaF2時(shí)，當(dāng)Al2O3=18%時(shí)，爐渣的熔化性溫度大幅升高，其余的隨著Al2O3含量的變化不大;總體而言，在爐渣中配加了CaF2后，Al2O3含量的變化對(duì)爐渣的熔化性溫度影響較小。

4 結(jié)論

通過對(duì)高Al2O3爐渣熔化性溫度的試驗(yàn)及分析研究，得出以下結(jié)論:

1) 現(xiàn)場(chǎng)爐渣熔化性溫度基本遵循隨著Al2O3含量或二元堿度RO的增加，爐渣的熔化性溫度也增加的規(guī)律。

2) 在固定MgO 含量及二元堿度RO的條件下變動(dòng)爐渣Al2O3含量時(shí)，隨著Al2O3含量的增加，爐渣的熔化性溫度也增加，Al2O3含量每增加1%時(shí)，爐渣熔化性溫度平均提高4．4 ℃;在高Al2O3含量時(shí)，固定Al2O3含量及二元堿度RO值，MgO 含量對(duì)熔化性溫度的影響不大，但在MgO =8%時(shí)爐渣的熔化性溫度偏高。

3) 在固定Al2O3及MgO 含量的條件下變動(dòng)爐渣的二元堿度RO時(shí)，隨著二元堿度RO從1．00 增加到1．25，爐渣的熔化性溫度也隨之增加;二元堿度RO每增加0．05時(shí)，爐渣的熔化性溫度平均提高了8 ℃。

4) 在爐渣中配加了CaF2后，Al2O3含量的變化對(duì)爐渣的熔化性溫度影響較小。

［1］王筱留．鋼鐵冶金學(xué)( 煉鐵部分) 第二版． 北京: 冶金工業(yè)出版社，2005:9 －10．

［2］范建軍，蔡湄夏，張華．Al2O3和MgO 含量對(duì)高爐爐渣熔化性溫度影響的研究．山西冶金，2007，30(3) :22 －23，44．