邢钢高炉渣冶金性能的实验室研究

邢钢高炉渣冶金性能的实验室研究万爱珍摘要对邢钢高炉渣粘度、脱硫能力、熔化温度进行了实验测定和分析研究。研究结果表明:该渣是比较难熔且热稳定性不良的短渣,高温下流动性好但脱硫能力一般,配合系列人工合成渣样实验研究,初步预报了邢钢高炉渣适宜的成分范围。关键词高炉渣冶金性能实验室研究LABORATORYSTUDYONMETALLURGICALPROPERTIESOFBFSLAGINXINGTAIIRON&STEELCORP.WanAizhen(InstituteofScience&TechnologyHebei)SynopsisLaboratorymeasurementsandanalysishavebeenmadeontheviscosity,desulphurizingabilityandmeltingtemperatureoftheBFslaginXingtaiIron&SteelCorp.Resultsindicatethattheslagidentifiedastheshortslagismoredifficulttomeltdownandincompleteofthermalstability.Althoughitsdesulphurizingabilityisnottoodesirable,yetitshowsexcellentflowabilityunderhightemperaturecondition.IncombinationofthelaboratorystudyonthesyntheticslagseriesproperchemicalcompositionsoftheBFslaginXingtaiIron&SteelCorp.havebeendetermined.KeywordsBFslagmetallurgicalpropertylaboratorystudy1前言邢台钢铁厂自投产以来尚无系统的高炉渣性质实验研究资料,难以提供选择渣制度的科学依据。本测试研究试图通过对炉渣熔点、熔化性温度、粘度、熔渣脱硫能力进行测定与推算,辅以计算机分析,寻找出各性质(粘度、脱硫能力)与炉渣成分和炉渣温度的关系。同时对邢台钢铁厂高炉渣样有选择地进行了矿相镜下观察,为分析和改善造渣制度提供了依据。2测试实验设计和实验方法对邢台钢铁厂高炉两个月生产数据进行统计分析,结果表明炉渣化学成分波动范围很小,CaO:30%～40%;MgO:7%～8%;SiO2:28%～40%;Al2O3:10%～13%;S:0.5%～1.5%;FeO:0.3%～0.6%。测试研究的炉渣成分范围在现场统计平均成分范围的基础上适当展宽,特别对碱度稍高的渣样进行了较多补充。为兼顾洗炉渣,在试验炉渣中配加了CaF2,除选取生产渣渣样以外,按混料单形重心设计配制了人工合成渣,并按R2［w(CaO)/w(SiO2)］、w(S)、w(MgO)、w(Al2O3)和w(CaF2)5个因素各3个数据水平进行编排,表1是高炉生产渣样和人工合成渣样成分表。表1邢钢高炉生产渣样和人工合成渣样成分(w)%渣样号CaOSiO2SMgOAl2O3CaF2FeOΣR2R392073号38.9033.551.027.8811.220.000.5493.111.1591.3949—号38.9033.551.067.6611.440.0092.611.1591.38870929号38.7235.751.087.4311.260.000.5494.781.0831.29170930号38.4837.121.107.5812.170.0096.451.0371.24192160号32.3540.600.967.6512.510.000.3894.450.7970.98692135号36.3038.861.087.9513.010.000.5497.740.9341.13971111号36.2638.761.087.8511.540.000.4895.970.9361.13842299号28.0531.471.247.7611.300.000.5680.380.8911.13842208号32.2240.040.517.9611.400.000.4592.580.8051.00370921号36.0336.861.207.8110.720.000.5193.130.9771.189合成1号42.8135.690.5010.0011.000.000.00100.001.19951.4800合成2号38.7538.751.5010.0011.000.000.00100.001.00001.2580合成3号38.7536.750.5015.0011.000.000.00100.001.0001.408合成4号38.2538.250.0510.0013.000.000.00100.001.0001.261合成5号34.2534.250.0510.0011.0010.000.00100.001.0001.292合成6号40.8637.141.0010.0011.000.000.00100.001.1001.369合成9号38.5035.000.5010.0011.005.000.00100.001.1001.386合成10号37.7537.751.0012.5011.000.000.00100.001.0001.325合成11号38.5038.501.0010.0012.000.000.00100.001.0001.260合成12号36.5036.501.0010.0011.005.000.00100.001.0001.274合成13号37.5037.500.5012.5012.000.000.00100.001.0001.333合成14号35.5035.500.5012.5011.005.000.00100.001.0001.352合成15号36.2536.250.5010.0012.005.000.00100.001.0001.276合成16号39.2539.250.5010.0011.000.000.00100.001.0001.255在熔点、粘度和脱硫能力实验中,各渣样重复两次,以检验数据的重现性。熔点、粘度测定结果见表2。脱硫能力测定结果见表3。表2邢钢高炉渣样和人工合成渣样熔化性质与热稳定性数据渣样号熔化温度/℃η=20泊时的温度/℃=1.0时的温度/℃η从20泊至50泊的温度间隔/℃(t±25)℃的Δη/泊92073号1382138513911385-1378=7∝-11=∝9××××号139213961394.51396-1381=15160-14.5=145.570929号141314141415.51414-1410=4172.5-10=162.570930号1396139113921391-1382=9175-13=16292160号1408141514181415-1402=13156-12=14492135号1395139013941390-1379=11∝-14=∝71111号1412142514351425-1404=21114-10=10442299号1420141114141412-1405=7235-9.5=225.542208号1416141314181411-1400=11152-13=13970921号1387138613931386-1380=6238-9.5=228.5人工合成1号1444154814871548-1507=4129.5-15=14.5人工合成2号1407141714231417-1416=1400-8=392人工合成3号1412146314501463-1441=2272-14.5=57.5人工合成4号1397142514361425-1418=7168.5-6.5=162人工合成5号1308129313001293-1290=3137-8.5=128.5人工合成6号1465147014691470-1453=1768-10=58人工合成7号1472162814931628-1492=13622.5-17.5=5人工合成8号1418148114301481-1425=5626-16.5=9.5人工合成9号1360139213671392-1356=3636-15.5=20.5人工合成10号1426147314221473-1417=5628-14.5=13.5人工合成111403146714471467-1435=3240.5-9.5=31号人工合成12号1345135513591355-1348=7∝-5.5=∝人工合成13号1409146214371462-1426=3634.5-14.5=20人工合成14号1333136313651363-1346=1773-5.5=67.5人工合成15号1312132813021328-1296=3237-11.5=25.5人工合成16号1407147114481471-1438=3339.5-9=30.5表3邢钢高炉生产渣样和人工合成渣样脱硫能力测定值样号w(s)/%w［s］/%Ls样号w(s)/%w［s］/%Ls920731.880.06528.923合成41.030.07114.5079××××1.880.06727.891合成51.690.011153.636709291.640.06525.231合成61.740.03648.333709301.340.07717.403合成70.990.03826.053921601.440.09315.484合成81.140.07215.833921352.660.15017.733合成92.060.02971.034711111.520.09315.670合成102.340.18013.034422991.800.11915.126合成111.800.06129.508422081.750.11215.625合成122.090.04052.250709212.130.09422.660合成131.610.05032.200709211h1.590.10714.860合成141.730.05133.922709212h2.160.09722.268合成151.900.03455.882709211400℃1.6200.10914.862合成160.620.03020.667709211350℃0.8390.1018.307合成171.600.14011.429合成11.870.024133.570合成182.350.11021.364合成22.090.2189.587合成191.790.07424.189合成31.920.14312.724合成201.670.2596.448注:其中17号～16号平衡1h;18号～16号平衡2h;19号～20号于1400℃下平衡;20号～12号于1350℃下平衡熔点测定采用渣柱自由塌落的试样变形法,将熔毕即渣柱完全液化的温度视为熔点测定值。熔渣粘度测定在ND—1改型熔渣粘度测定仪上进行,渣样120g装入高纯石墨坩埚中,坩埚内衬金属衬片,实验在液氨分解产生的3H3+N2弱还原性保护气氛下进行。各渣样升温最高点参照熔点测定值确定,一般超过熔点100℃左右。至少测定5个温度点下的粘度值,各相邻温度点间一般温度间隔20℃,在粘度变化大的温度区域则缩短至10℃,每个粘度测定值至少重复两次,以重现平均值作为测定值。为测定熔渣脱硫能力,配制了高硫铁试样。由于采用在高炉前用高炉铁水溶解块状分析纯的FeS2来配制高硫铁样,因而它可以视为饱和碳饱和硫的试样。由本实验测算的渣铁间硫分配比是高炉条件下的分配比,而不是渣与仅只含硫的Fe-S二元系相平衡的理论分配比。按照实际高炉生产数据确定脱硫实验的渣铁比为0.4∶1.0,渣样坩埚装入渣样50g,铁样坩埚装入125g,渣铁全熔后使熔铁瞬时落入渣液中,参照有关资料确定恒温脱硫时间1