MgO含量和碱度对高炉渣的黏度的影响
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s la g w ith p u re chem ica l a ge n ts
图 2 M gO 含量对炉渣黏度的影响 F ig12 Effe c t o f M gO co n te n t o n s la g visco s ity
看出 ,当炉渣中的 M gO 质量分数在 8% ～12%之 间时 ,提高炉渣中的 M gO 含量 ,炉渣的黏度和熔 化性温度均有所下降. 在相同温度下 ,渣样 A0、 A4和 A5的黏度明显低于其它渣样. 各试样炉渣 熔化性温度较低. 能正常冶炼的炉渣黏度为 1 Pa ·s, 1 350 ℃以上的高温区黏度在 014 Pa · s到 017 Pa·s之间 ,变化范围小 ,炉渣的流动性好 ,炉 渣低黏度区域增大 ,高炉生产可操作性和安全性 有所提高.
21312 A l2O3 质量分数为 1410%时 ,M gO 质量分 数为 10% 时 , 碱 度 变 化 对 炉 渣 黏 度 的 影响
R2
1110
1110 1110 1110 1110 1110 1110 1115 1120 1125 1105 1110 1115 1120 1125
2 实验结果及讨论
211 化学渣与现场渣对比实验 化学渣与现场渣对比实验结果如图 1所示.
由图 1可以看出 ,相同成分的现场渣与化学 渣 ,在高温下的流动性相差不多 ,只是化学渣的熔 化性温度较高. 这主要是由于现场渣中含有某些 微量成分所致 ,同时也说明这些微量成分对炉渣 的流动性没有明显作用 ,但对炉渣的熔化温度及 熔化性温度有较大的影响. 根据该组实验也可以 说明现场渣样与化学渣样之间有良好的相似性. 212 A l2 O 3 质量分数为 1410 %时 , M gO 含量变
为 8%时 ,碱度变化对炉渣黏度的影响 以唐钢第二炼铁厂现场高炉渣为基础 ,实验 结果如图 3 所示. 该组实验固定 A l2 O3 质量分数 为 1415% ,M gO 质量分数为 810% , 碱度拟定为 1115, 1120, 1125.
图 3 C aO / S iO 2 对炉渣黏度的影响 F ig13 Effe c t o f s la g ba s ic ity o n visco s ity
表 2 炉渣黏度实验方案 Ta b le 2 Exp e rim e n t schem e fo r s la g visco s ity %
系列 试样号 SiO2 CaO M gO
A0 35178 39148 1010 1
A1 35178 39148 1010 A2 36148 40194 810 A3 36116 40118 910 2 A0 35178 39148 1010 A4 35131 38197 1110 A5 34184 38145 1210 A6 35177 41114 810 3 A7 34196 41195 810 A8 34118 42173 810 A9 36171 38154 1010 A0 35178 39148 1010 4 A10 35101 40127 1010 A11 34122 41108 1010 A12 33146 41185 1010
化对炉渣流动性的影响 A l2 O3 质量分数为 1410%时 M gO 含量变化 对黏度的影响如图 2 所示. 炉渣 M gO 的质量分 数分别为 810%、910%、1010%、1110%、1210%. 当 A l2 O3 = 14% , R2 = 1110 时 ,从图 2 可以
图 1 渣样黏度曲线图 F ig11 V isco s ity cu rve s o f B F s la g a nd syn the tic
FeO A l2O3
0174 1410
0174 0158 0166 0174 0173 0172 0159 0159 0159 0175 0174 0173 0170 0169
1410 1410 1410 1410 1410 1410 1415 1415 1415 1410 1410 1410 1410 1410
高炉炉渣的 1 C hem ica l com po s itio n o f B F s la g a nd syn the tic
s la g w ith p u re chem ica l a ge n ts
%
渣 样 现场渣 化学渣
SiO2 35178 35178
The influence of M gO and ba sic ity on the v iscosity of BF slag
ZHAN G Yu2zhu1 , GEN G M ing2shan1 , X IAN G L i1 , YEN J iu2chao1 , TAO W en2
( 11Hebei polytechnic university, Hebei Tangshan 063009, China; 21Tangshan Iron & Steel Group Co1, L td, Tangshan 063009, China)
CaO 39148 39148
M gO 10 10
FeO 0174 0174
A l2O3 14 14
R2 1110 1110
本次实验以唐钢二铁厂 9 月炉渣 (A0 号渣 样 )作为实验基础渣样 ,实验选定的变量是炉渣 的 M gO 含 量 和 R2 , 以 纯 化 学 试 剂 调 整 炉 渣 的 A l2O3 ,M gO 含量和 R2 ,配制 12 个试样分别进行 黏度 、熔化性温度的测定 ,具体的实验方案以及各 系列渣样的化学成分 (质量分数 )见表 2.
Abstract: Based on the conditions of raw materials and smelting in Tangshan Iron & Steel Group Co1, L td, the influences of M gO and ( CaO / SiO2 ) on the viscosity and melting temperature of BF slag have been studied, aim ing at p rioiding a theoretical guideline for op tim izing the BF slag making in the p lant. It is found that, w ith slag basicity of 1110 ～ 1120, M gO content of 10% ～ 12% and A l2O3 ≯ 14% , better smelting result of BF can be attained. The suitable value of slag basicity and M gO content are also analyzed. Key words: M gO; B last furnace; viscosity; fluidity; melting temperature
炉渣中 M gO 含量的增加 ,使得含有氧化镁的 矿物 ,钙镁橄榄石 、镁方柱石和镁蔷薇辉石增加 , 当 A l2 O3 含量为 14%、M gO 含量为 11%左右时 , 从 CaO 2SiO2 2A l2 O3 2M gO 系相图可以看出 ,炉渣成 分处于 黄 长 石 、镁 蔷 薇 辉 石 和 钙 镁 橄 榄 石 区
第 4期 张玉柱等 : M gO 含量和碱度对高炉渣的黏度的影响
552
域 [ 3 ]. 黄长石区域中 ,炉渣的熔化性流动性和稳 定性都比较良好 ,从 CaO 2SiO2 2A l2 O3 2M gO 四元系 相图中看 ,高炉渣成分应尽可能选在黄长石区 域内.
从实验研究结果可知 ,冀东地区条件下 ,从改 善高炉炉渣流动性的角度出发 ,提高渣中 M gO 质 量分数到 10% ～12%水平 ,可较明显地提高炉渣 流动性 ,抵消由于 A l2 O3 升高带来的不利影响. 213 碱度对黏度的影响 21311 A l2O3 质量分数为 1415% ,M gO 质量分数
唐山钢铁有限责任公司第二炼铁厂 (以下简 称唐钢 )高炉渣 A l2O3 含量一直处于较低水平 ,近 年来 ,随着进口矿比例的增加 ,大量配加外矿后炉 渣中 A l2 O3 升高 ,对炉渣的黏度提出了更高的要 求. 炉渣黏度受诸多因素的影响 ,主要是炉渣温度 和炉渣成分. 在高炉生产中 ,炉温相对稳定 ;炉渣 成分对炉渣黏度影响很大 ,在 A l2 O3 含量较高的 前提下 ,M gO 含量和碱度对高炉渣黏度的影响很 明显. 通过 M gO 含量和碱度对炉渣冶金性能影响 的实验研究 ,寻求合理的炉渣成分及其控制区间 , 并通过对检测结果的分析 ,找出影响高炉渣流动 性的主要原因 ,为高炉生产提供指导.
M gO 的加入主要是对炉渣的黏度产生影响 , 所以随着 A l2 O3 达到一定含量时 , M gO 的存在能 与 A l2 O3 , SiO2 生成一系列低熔点化合物 ,并能使 复合阴离子解体 ,使黏度有所下降 [ 1 ]. 特别是渣 中 A l2 O3 含量比较高时适当提高 M gO 含量 ,有利 于改善炉渣流动性 ,随着 A l2O3 进一步增加 , M gO 的影响减弱 [ 2 ] .
收稿日期 : 2005206222. 作者简介 : 张玉柱 (1956 - ) , 男 , 河北南皮人 , 河北理工大学教授 , 博士生导师 , E2mail: zyz@ heut1edu1cn.
452
材 料 与 冶 金 学 报 第 4卷
表 1 唐钢高炉炉渣 、纯化学试剂配制
黄长石区域中炉渣的熔化性流动性和稳定性都比较良好从caosio一a10一mgo从实验研究结果可知冀东地区条件下从改善高炉炉渣流动性的角度出发提高渣中mgo量分数到1012水平可较明显地提高炉渣流动性抵消由于a10升高带来的不利影响
第 4卷第 4期 2005年 12月
材 料 与 冶 金 学 报 Journal of M aterials and M etallurgy
炉渣性能 实 验 主 要 研 究 炉 渣 黏 度 和 熔 化 性 温度.
实验用炉渣有两种 ,一种为纯化学试剂配制 炉渣 (化学渣 ) ,另一种以现场炉渣为基础配以一 定化学试剂来调整成分. 纯化学试剂配制炉渣实 验的目的是为了与相同成分唐钢现场炉渣的冶金 性能做比较. 现场炉渣配制炉渣实验的目的是找 出炉渣黏度和熔化性温度与唐钢二铁厂高炉炉渣 化学成分之间的关系 ,这部分实验包含了炉渣中 所有微量元素对炉渣黏度和熔化性温度的影响 , 实验结果与现场生产具有可比性.
1 研究方法
111 研究方法 炉渣黏度采用东北大学生产的 RTW 熔体物
性测定仪 (旋转法 ) ,石墨坩埚的内径为 40 mm ,钼 测头 ,试样重 120 g. 炉渣黏度的测定从 1 450 ℃左 右开始降温 ,降温速率控制为 2 ℃ /m in,由计算机 自动控温 、检测. 112 实验内容
Vol14 No14 D ec12005
M gO 含量和碱度对高炉渣的黏度的影响
张玉柱 1 , 耿明山 1 , 项 利 1 , 尹久超 1 , 陶 文 2
(11河北理工大学 冶金与能源学院 , 河北 唐山 063009; 21唐山钢铁有限责任公司 第二炼铁厂 河北 唐山 063009)
摘 要 : 根据唐山钢铁有限责任公司第二炼铁厂高炉的原料条件和冶炼情况 , 研究了 M gO、二元 碱度 (CaO / SiO2 ) 对高炉渣的流动性黏度以及熔化性温度的影响 , 为唐钢高炉优化造渣制度提供 实验和理论依据 , 结果表明 : 炉渣碱度在 1110～1120之间 , M gO在 10% ～12% , A l2O3 ≯14%时高 炉能达到较好的冶炼效果 , 从理论上分析了炉渣中 R2 及 M gO 的适宜含量范围. 关键词 : M gO; 高炉 ; 黏度 ; 流动性 ; 熔化性温度 中图分类号 : TF 04614 文献标识码 : A 文章编号 : 167126620 (2005) 0420253203
图 2 M gO 含量对炉渣黏度的影响 F ig12 Effe c t o f M gO co n te n t o n s la g visco s ity
看出 ,当炉渣中的 M gO 质量分数在 8% ～12%之 间时 ,提高炉渣中的 M gO 含量 ,炉渣的黏度和熔 化性温度均有所下降. 在相同温度下 ,渣样 A0、 A4和 A5的黏度明显低于其它渣样. 各试样炉渣 熔化性温度较低. 能正常冶炼的炉渣黏度为 1 Pa ·s, 1 350 ℃以上的高温区黏度在 014 Pa · s到 017 Pa·s之间 ,变化范围小 ,炉渣的流动性好 ,炉 渣低黏度区域增大 ,高炉生产可操作性和安全性 有所提高.
21312 A l2O3 质量分数为 1410%时 ,M gO 质量分 数为 10% 时 , 碱 度 变 化 对 炉 渣 黏 度 的 影响
R2
1110
1110 1110 1110 1110 1110 1110 1115 1120 1125 1105 1110 1115 1120 1125
2 实验结果及讨论
211 化学渣与现场渣对比实验 化学渣与现场渣对比实验结果如图 1所示.
由图 1可以看出 ,相同成分的现场渣与化学 渣 ,在高温下的流动性相差不多 ,只是化学渣的熔 化性温度较高. 这主要是由于现场渣中含有某些 微量成分所致 ,同时也说明这些微量成分对炉渣 的流动性没有明显作用 ,但对炉渣的熔化温度及 熔化性温度有较大的影响. 根据该组实验也可以 说明现场渣样与化学渣样之间有良好的相似性. 212 A l2 O 3 质量分数为 1410 %时 , M gO 含量变
为 8%时 ,碱度变化对炉渣黏度的影响 以唐钢第二炼铁厂现场高炉渣为基础 ,实验 结果如图 3 所示. 该组实验固定 A l2 O3 质量分数 为 1415% ,M gO 质量分数为 810% , 碱度拟定为 1115, 1120, 1125.
图 3 C aO / S iO 2 对炉渣黏度的影响 F ig13 Effe c t o f s la g ba s ic ity o n visco s ity
表 2 炉渣黏度实验方案 Ta b le 2 Exp e rim e n t schem e fo r s la g visco s ity %
系列 试样号 SiO2 CaO M gO
A0 35178 39148 1010 1
A1 35178 39148 1010 A2 36148 40194 810 A3 36116 40118 910 2 A0 35178 39148 1010 A4 35131 38197 1110 A5 34184 38145 1210 A6 35177 41114 810 3 A7 34196 41195 810 A8 34118 42173 810 A9 36171 38154 1010 A0 35178 39148 1010 4 A10 35101 40127 1010 A11 34122 41108 1010 A12 33146 41185 1010
化对炉渣流动性的影响 A l2 O3 质量分数为 1410%时 M gO 含量变化 对黏度的影响如图 2 所示. 炉渣 M gO 的质量分 数分别为 810%、910%、1010%、1110%、1210%. 当 A l2 O3 = 14% , R2 = 1110 时 ,从图 2 可以
图 1 渣样黏度曲线图 F ig11 V isco s ity cu rve s o f B F s la g a nd syn the tic
FeO A l2O3
0174 1410
0174 0158 0166 0174 0173 0172 0159 0159 0159 0175 0174 0173 0170 0169
1410 1410 1410 1410 1410 1410 1415 1415 1415 1410 1410 1410 1410 1410
高炉炉渣的 1 C hem ica l com po s itio n o f B F s la g a nd syn the tic
s la g w ith p u re chem ica l a ge n ts
%
渣 样 现场渣 化学渣
SiO2 35178 35178
The influence of M gO and ba sic ity on the v iscosity of BF slag
ZHAN G Yu2zhu1 , GEN G M ing2shan1 , X IAN G L i1 , YEN J iu2chao1 , TAO W en2
( 11Hebei polytechnic university, Hebei Tangshan 063009, China; 21Tangshan Iron & Steel Group Co1, L td, Tangshan 063009, China)
CaO 39148 39148
M gO 10 10
FeO 0174 0174
A l2O3 14 14
R2 1110 1110
本次实验以唐钢二铁厂 9 月炉渣 (A0 号渣 样 )作为实验基础渣样 ,实验选定的变量是炉渣 的 M gO 含 量 和 R2 , 以 纯 化 学 试 剂 调 整 炉 渣 的 A l2O3 ,M gO 含量和 R2 ,配制 12 个试样分别进行 黏度 、熔化性温度的测定 ,具体的实验方案以及各 系列渣样的化学成分 (质量分数 )见表 2.
Abstract: Based on the conditions of raw materials and smelting in Tangshan Iron & Steel Group Co1, L td, the influences of M gO and ( CaO / SiO2 ) on the viscosity and melting temperature of BF slag have been studied, aim ing at p rioiding a theoretical guideline for op tim izing the BF slag making in the p lant. It is found that, w ith slag basicity of 1110 ～ 1120, M gO content of 10% ～ 12% and A l2O3 ≯ 14% , better smelting result of BF can be attained. The suitable value of slag basicity and M gO content are also analyzed. Key words: M gO; B last furnace; viscosity; fluidity; melting temperature
炉渣中 M gO 含量的增加 ,使得含有氧化镁的 矿物 ,钙镁橄榄石 、镁方柱石和镁蔷薇辉石增加 , 当 A l2 O3 含量为 14%、M gO 含量为 11%左右时 , 从 CaO 2SiO2 2A l2 O3 2M gO 系相图可以看出 ,炉渣成 分处于 黄 长 石 、镁 蔷 薇 辉 石 和 钙 镁 橄 榄 石 区
第 4期 张玉柱等 : M gO 含量和碱度对高炉渣的黏度的影响
552
域 [ 3 ]. 黄长石区域中 ,炉渣的熔化性流动性和稳 定性都比较良好 ,从 CaO 2SiO2 2A l2 O3 2M gO 四元系 相图中看 ,高炉渣成分应尽可能选在黄长石区 域内.
从实验研究结果可知 ,冀东地区条件下 ,从改 善高炉炉渣流动性的角度出发 ,提高渣中 M gO 质 量分数到 10% ～12%水平 ,可较明显地提高炉渣 流动性 ,抵消由于 A l2 O3 升高带来的不利影响. 213 碱度对黏度的影响 21311 A l2O3 质量分数为 1415% ,M gO 质量分数
唐山钢铁有限责任公司第二炼铁厂 (以下简 称唐钢 )高炉渣 A l2O3 含量一直处于较低水平 ,近 年来 ,随着进口矿比例的增加 ,大量配加外矿后炉 渣中 A l2 O3 升高 ,对炉渣的黏度提出了更高的要 求. 炉渣黏度受诸多因素的影响 ,主要是炉渣温度 和炉渣成分. 在高炉生产中 ,炉温相对稳定 ;炉渣 成分对炉渣黏度影响很大 ,在 A l2 O3 含量较高的 前提下 ,M gO 含量和碱度对高炉渣黏度的影响很 明显. 通过 M gO 含量和碱度对炉渣冶金性能影响 的实验研究 ,寻求合理的炉渣成分及其控制区间 , 并通过对检测结果的分析 ,找出影响高炉渣流动 性的主要原因 ,为高炉生产提供指导.
M gO 的加入主要是对炉渣的黏度产生影响 , 所以随着 A l2 O3 达到一定含量时 , M gO 的存在能 与 A l2 O3 , SiO2 生成一系列低熔点化合物 ,并能使 复合阴离子解体 ,使黏度有所下降 [ 1 ]. 特别是渣 中 A l2 O3 含量比较高时适当提高 M gO 含量 ,有利 于改善炉渣流动性 ,随着 A l2O3 进一步增加 , M gO 的影响减弱 [ 2 ] .
收稿日期 : 2005206222. 作者简介 : 张玉柱 (1956 - ) , 男 , 河北南皮人 , 河北理工大学教授 , 博士生导师 , E2mail: zyz@ heut1edu1cn.
452
材 料 与 冶 金 学 报 第 4卷
表 1 唐钢高炉炉渣 、纯化学试剂配制
黄长石区域中炉渣的熔化性流动性和稳定性都比较良好从caosio一a10一mgo从实验研究结果可知冀东地区条件下从改善高炉炉渣流动性的角度出发提高渣中mgo量分数到1012水平可较明显地提高炉渣流动性抵消由于a10升高带来的不利影响
第 4卷第 4期 2005年 12月
材 料 与 冶 金 学 报 Journal of M aterials and M etallurgy
炉渣性能 实 验 主 要 研 究 炉 渣 黏 度 和 熔 化 性 温度.
实验用炉渣有两种 ,一种为纯化学试剂配制 炉渣 (化学渣 ) ,另一种以现场炉渣为基础配以一 定化学试剂来调整成分. 纯化学试剂配制炉渣实 验的目的是为了与相同成分唐钢现场炉渣的冶金 性能做比较. 现场炉渣配制炉渣实验的目的是找 出炉渣黏度和熔化性温度与唐钢二铁厂高炉炉渣 化学成分之间的关系 ,这部分实验包含了炉渣中 所有微量元素对炉渣黏度和熔化性温度的影响 , 实验结果与现场生产具有可比性.
1 研究方法
111 研究方法 炉渣黏度采用东北大学生产的 RTW 熔体物
性测定仪 (旋转法 ) ,石墨坩埚的内径为 40 mm ,钼 测头 ,试样重 120 g. 炉渣黏度的测定从 1 450 ℃左 右开始降温 ,降温速率控制为 2 ℃ /m in,由计算机 自动控温 、检测. 112 实验内容
Vol14 No14 D ec12005
M gO 含量和碱度对高炉渣的黏度的影响
张玉柱 1 , 耿明山 1 , 项 利 1 , 尹久超 1 , 陶 文 2
(11河北理工大学 冶金与能源学院 , 河北 唐山 063009; 21唐山钢铁有限责任公司 第二炼铁厂 河北 唐山 063009)
摘 要 : 根据唐山钢铁有限责任公司第二炼铁厂高炉的原料条件和冶炼情况 , 研究了 M gO、二元 碱度 (CaO / SiO2 ) 对高炉渣的流动性黏度以及熔化性温度的影响 , 为唐钢高炉优化造渣制度提供 实验和理论依据 , 结果表明 : 炉渣碱度在 1110～1120之间 , M gO在 10% ～12% , A l2O3 ≯14%时高 炉能达到较好的冶炼效果 , 从理论上分析了炉渣中 R2 及 M gO 的适宜含量范围. 关键词 : M gO; 高炉 ; 黏度 ; 流动性 ; 熔化性温度 中图分类号 : TF 04614 文献标识码 : A 文章编号 : 167126620 (2005) 0420253203