酒钢高炉炉渣熔化性温度和粘度的研究

专利名称：一种评价高炉炉缸热面黏滞层物性的试验系统及方法
专利类型：发明专利
发明人：范筱玥,焦克新,张建良,宗燕兵,王翠,刘征建,王广伟
申请号：CN202010762906.2
申请日：20200731
公开号：CN111929342A
公开日：
20201113
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于钢铁冶金领域，涉及一种评价高炉炉缸热面黏滞层物性的试验系统及方法，该系统通过将冷却装置插入耐火材料试样进行试验，将耐火材料试样同时置于渣铁中用以模拟耐火材料试样的实际服役状况，利用冷却水的冷却控制黏滞层的形成过程，试验后，测定黏滞层厚度、物相组成、气孔率、导热性能，热膨胀系数等多种物性，分别研究炉渣、铁水、温度、接触时间、耐火材料试样种类对黏滞层的影响，综合评价黏滞层的物性。

通过本发明可以对高炉操作管理制度及耐火材料试样的选取提供有效的指导性意见。

此种方法填补了目前关于黏滞层试验研究方法的空缺，能够较好的模拟高炉内部实际情况，可以对炉缸热面黏滞层的状态做出更准确的评价。

申请人：北京科技大学
地址：100083 北京市海淀区学院路30号
国籍：CN
代理机构：北京金智普华知识产权代理有限公司
代理人：皋吉甫
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第22卷第4期2010年4月 钢铁研究学报 Journal of Iron and Steel ResearchVol.22,No.4　April 2010作者简介:张金柱(1956—),男,博士,教授; E 2m ail :jzzhang @ ; 收稿日期:2009204221高炉高铝低钛渣的熔化性张金柱1,　施丽丽1,　敖万忠2[1.贵州大学材料与冶金学院,贵州贵阳550003;　2.水城钢铁(集团)有限责任公司技术中心,贵州六盘水553028]摘　要:在Al 2O 3的质量分数为15114%～18114%,TiO 2的质量分数为2%～5%的范围内研究了普通高炉渣的熔化特性。

应用正交试验方法,以水钢现场高炉渣为主要原料,适当配加分析纯的Ca (O H )2、MgO 、SiO 2、Al 2O 3和TiO 2化学试剂调整炉渣的组成成分,采用炉渣熔化特性测试仪半球点法测定炉渣的熔化温度。

试验结果表明:渣中碱度和Al 2O 3含量增加,炉渣熔化性温度升高;TiO 2含量增加,炉渣的熔化性温度明显下降;适当提高渣中TiO 2和MgO 含量可避免因Al 2O 3含量升高而引起的熔化性温度上升;炉渣的熔化性温度在1320～1400℃之间,熔化性良好。

关键词:高炉渣;Al 2O 3;TiO 2;熔化性中图分类号:TF 53411 文献标志码:A 文章编号:100120963(2010)0420016204Melting Property of High 2Alumina and Low 2Titania BF SlagZHAN G Jin 2zhu 1,　SH I Li 2li 1,　AO Wan 2zhong 2(1.College of Material and Metallurgy ,Guizhou University ,Guiyang 550003,Guizhou ,China ;2.Technical Center ,Shuicheng Iron and Steel Group Co.,Ltd.,Liupanshui 553028,Guizhou ,China )Abstract :The melting temperatures of blast f urnace (BF )slag ,which were taken f rom Shuicheng Iron and Steel Grope Co.Limited ,were investigated on basis of the method of hemisphaerium temperature.The contents of alu 2mina and titania in slag were adjusted in 15114%-18114%and 2%-5%respectively by adding analytical reagent Ca (O H )2,MgO ,SiO 2,Al 2O 3and TiO 2using orthogonal design.The results show that the melting temperature of BF slag increases with both the bacisity and Al 2O 3content increase ,but decreases obviously with TiO 2content increase.Moreover ,the higher melting temperature aroused by a higher Al 2O 3content could be avoided by adding an appropriate amount of TiO 2and MgO in the slag.The melting temperatures of B F slag vary f ro m 1320℃to 1400℃with good property.K ey w ords :blast f urnace slag ;Al 2O 3;TiO 2;melting property 关于高炉炉渣性能的研究较多,对TiO 2含量不同的5元渣系(CaO 2SiO 22Al 2O 32MgO 2TiO 2),相关报道有重钢的低钛低镁渣[1]、酒钢的含钡低钛渣[2]、马钢的中铝低钛渣[3]、承钢的中铝中钛渣[4]等,其研究结果均有所不同。

包钢7号高炉渣黏度和熔化温度的试验研究李亮;郝忠平;季文东;贾西明;邓永春【摘要】以包钢7号高炉渣为原料,通过配加分析纯试剂SiO2或CaO,研究了不同碱度对高炉渣黏度和熔化温度的影响,研究结果表明:随碱度的升高,熔化性温度先降低后升高,当碱度R0 ＞1.14后又呈现降低趋势;熔化温度随碱度的升高而升高,当碱度增大到R0 =1.17,熔化温度呈现降低趋势;恒温黏度(1 500℃),在试验碱度范围内变化不大,为0.26 Pa·S左右;高炉渣最佳碱度为R0=1.08.【期刊名称】《湖南有色金属》【年(卷),期】2017(033)001【总页数】5页(P34-37,47)【关键词】高炉渣;碱度;熔化性温度;熔化温度【作者】李亮;郝忠平;季文东;贾西明;邓永春【作者单位】内蒙古包钢钢联股份有限公司稀土钢炼铁厂,内蒙古包头014010;内蒙古包钢钢联股份有限公司稀土钢炼铁厂,内蒙古包头014010;内蒙古包钢钢联股份有限公司稀土钢炼铁厂,内蒙古包头014010;内蒙古包钢钢联股份有限公司稀土钢炼铁厂,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TF803包钢7号高炉有效容积4 150 m3，于2014年5月27日开炉投产，因与包钢旧高炉炉料结构有差别，投产以来没有对新系统现有炉料结构的炉渣性能进行测定分析，炉渣碱度的控制只是参照国内大高炉的平均水平与现场实际情况结合控制。

开炉运行的近两年来，炉况出现了不同程度的波动，尤其设计炉型转变成操作炉型以后，炉腹、炉腰热负荷的波动尤为明显，使得炉况在很长一段时间内不能稳定顺行。

炉渣黏度和熔化温度是评价炉渣冶金性能好坏的重要参数，要求熔渣黏度和熔化温度适宜，这不仅关系到冶炼过程能否顺利进行，而且对过程中传热、传质、反应的速率以及熔池中杂质的排出、金属在熔渣中的损失、炉衬的寿命等都有重要影响［1］。

炉渣碱度是影响炉渣黏度和熔化温度的重要原因，大量的研究工作表明［2～4］：随着碱度升高，炉渣黏度先降低后升高，在R＝1左右，炉渣黏度和熔化温度最低。

2020年 12月上 世界有色金属11冶金冶炼M etallurgical smelting熔炼炉渣发黏的原因及应对措施李 强，吴法光，代红坤（中铜东南铜业有限公司，福建　宁德　３５２０００）摘 要：熔炼炉生产过程会遇到炉况波动导致渣发黏。

本文结合实际阐述了熔体温度低、炉内下“生料”、渣中Ｆｅ３Ｏ４高、Ｆｅ／ＳｉＯ２低、钙镁铝锌高等因素导致渣发黏，同时提出了相应的解决措施。

关键词：铜冶炼；熔炼渣；黏性；生产实践中图分类号：ＴＦ８１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２０）２３－００１１－２Causes and Countermeasures of slag stickingLI Qiang, WU Fa-guang, DAI Hong-kun（Ｃｈｉｎａ　ｃｏｐｐｅｒ　ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ，Ｎｉｎｇｄｅ　３５２０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ　ｆｕｒｎａｃｅ，　ｔｈｅ　ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｗｉｌｌ　ｌｅａｄ　ｔｏ　ｓｌａｇ　ｓｔｉｃｋｉｎｇ．　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ，　ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｌｏｗ　ｍｅｌｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｆｕｒｎａｃｅ，　ｈｉｇｈ　Ｆｅ３Ｏ４　ｉｎ　ｓｌａｇ，　ｌｏｗ　Ｆｅ／ＳｉＯ２，　ｈｉｇｈ　ｃａｌｃｉｕｍ，　ｍａｇｎｅｓｉｕｍ，　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｎｄ　ｚｉｎｃ，　ｅｔｃ．，　ｗｈｉｃｈ　ｌｅａｄ　ｔｏ　ｓｌａｇ　ｓｔｉｃｋｉｎｇ，　ａｒｅ　ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ．　Ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．Keywords: ｃｏｐｐｅｒ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ；　ｓｍｅｌｔｉｎｇ　ｓｌａｇ；　ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ；　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒａｃｔｉｃｅ铜精矿造铜熔炼反应过程中，熔炼渣不仅量大，而且其物理化学性质对冰铜的分离程度有着决定性的影响。

高炉炉渣成分对炉料粘度的影响研究解巍;宿成;董方【摘要】通过对高炉炉渣成分整理,利用方差分析方法,得出不同温度下MgO,Al2 O3,碱度与炉渣粘度的线性关系.试验结果表明:在高温条件下温度对黏度的影响最大,远超化学成分的影响.但随着温度的降低,化学成分的影响逐渐显现,数据为高炉生产提供了理论参考.【期刊名称】《内蒙古科技大学学报》【年(卷),期】2016(035)002【总页数】4页(P148-151)【关键词】高炉炉渣;成分;粘度【作者】解巍;宿成;董方【作者单位】内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古包钢(集团)公司生产部,内蒙古包头014010;内蒙古包钢(集团)公司生产部,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TF534.1随着包钢自产烧结矿、球团矿品位的提高和进口铁矿石数量的增加、高炉喷煤比的不断增大及自产焦炭中灰分的增加, 这些因素必然会使炉渣成分和性能发生改变，保持高炉炉渣合适的流动性, 适当控制炉渣的粘度与高炉生产的顺行密切相关.影响炉渣粘度的因素很多, 其中两个重要的因素是炉渣温度和成分.高炉炉渣性能对高炉操作、配矿成分和生铁成本产生重要影响.因此，系统研究目前炉渣粘度性能对高炉顺产意义重大.试验研究方案采用三因素四水平的正交试验设计，研究碱度，MgO，Al2O3含量对炉渣的粘度的影响.试验所用炉渣以包钢某高炉炉渣为基础，配加纯化学试剂来调整炉渣中的碱度，MgO，Al2O3含量.探寻不同碱度，MgO，Al2O3含量对高炉炉渣黏度的影响.测试采用东北大学研发的 RTW-10熔体物性测定仪(旋转法)进行[1]，利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1 500 ℃下恒温 30 min，待熔渣的温度和化学成份均匀后测定该温度下的熔渣粘度；而后，开始降逐次测定各温度点下熔渣的粘度.采用某高炉炉渣成分，利用RTW-10熔体物性测定仪测定不同成分和不同试验温度条件下炉渣的粘度，试验结果见表1.从表1极差数据中可以看出，极差越大的因素，对炉渣黏度的影响越大.在1 480 ℃条件下，虽然MgO极差相比其它两者略高，但相差较小.而1 450 ℃时，Al2O3与碱度的极差增加，碱度增加的幅度较大，MgO极差略有下降.1 420 ℃到1360 ℃条件下，Al2O3的极差大大提高，远远大于其余二者.碱度极差在1 420 ℃几乎没有变化，而在1 360 ℃下降幅度较大.由此可见，在高温条件下温度对黏度的影响最大，远超化学成分的影响.随着温度的降低，化学成分的影响逐渐显现，尤其是Al2O3其对黏度的影响随温度的下降越来越大，成为主要影响因素，远超碱度和MgO对粘度的影响.利用Origin 7.5软件对数据进行方差分析，得到不同温度下，MgO，Al2O3碱度对粘度影响的线性关系.其中Y1 480，Y1 450，Y1 420，Y1 380，Y1 360为温度1 480 ℃，1 450 ℃，1 420 ℃，1 380 ℃，1 360 ℃时的黏度，X1，X2，X3分别为MgO，Al2O3含量和自由碱度.Y1 480=0.365 8-0.007 X1+0.01 X2-0.223 X3Y1 450=0.536 3-0.009 X1+0.015 X2-0.389 X3 (2)Y1 420=0.497 2-0.007 X1+0.024 X2-0.427 X3 (3)Y1 380=0.181 6-0.002 X1+0.046 X2-0.365 X3 (4)Y1 360=0.045 3-0.002 X1+0.059 X2-0.369 X3 (5)从回归方程可见，在实验室研究的高炉渣成分配比下，提高碱度，MgO含量，可以降低炉渣黏度；提高Al2O3含量则提高炉渣黏度.渣中MgO[2,3]含量可避免渣中出现高熔点的正硅酸钙(2CaO·SiO2)，还可带入较多的O2-离子，减少Si-O，Al-O阴离子团的聚合度，破坏它们的网状结构，形成简单的单、双四面体结构，该结构的炉渣熔化温度较低，炉渣粘度低，流动性较好. 提高炉渣的二元碱度(CaO/SiO2)，能使熔渣中 O2-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.但当碱度>1.20时[4]，炉渣的粘度上升，炉渣的矿物结构发生了变化，炉渣中正硅酸钙(2CaO·SiO2)的数量增加，这部分高熔点矿物容易在炉渣中产生非均匀相，使炉渣熔化性温度急剧升高，流动性变差，短渣的性能逐渐增强，炉渣的稳定性也变差.随着Al2O3含量的增加，炉渣中Al2O3吸收氧离子构成 (AlO4)5-复合阴离子团的数量也随之增加，容易形成结晶能力很强的高熔点复杂化合物，如尖晶石(MgO·Al2O3，熔点为2 135 ℃)，铝酸一钙(CaO·Al2O3，熔点为1 600 ℃)等；形成大量的非均匀相，很容易结晶出固体存在于炉渣熔体中, 造成炉渣的粘度越来越大, 流动性变差.(1)高温条件下温度对黏度的影响最大，远超化学成分的影响.随着温度的降低，化学成分的影响逐渐显现；(2)在实验炉渣成分配比内，MgO对炉渣粘度影响随炉温波动甚微；(3)在炉温较低的情况下，Al2O3与碱度的变化将对炉渣产生较大影响.【相关文献】[1] 邹祥宇，张伟，王再义，等. 碱度和Al2O3含量对高炉炉渣性能的影响[J]. 鞍钢技术，2008，(4)：20-23.[2] 何环宇，王庆祥，曾小宁. MgO含量对高炉炉渣粘度的影响[J]. 钢铁研究学报，2006，(6)：11-14.[3] 茅沈栋，杜屏. 降低MgO含量对高炉渣粘度和熔化性温度的影响[J]. 钢铁研究学报，2015，27(9)：33-36.[4] 杨建炜. 高Al2O3高炉渣冶金性能的研究[D].保定：河北理工大学，2005.。

酒钢1号高炉合理操作炉型的探讨冶金工程系冶金工艺教研室张丰红武万明提要：结合酒钢1号高炉炉型操作的实践，通过调整上下部操作制度，合理控制炉体温度，优化原燃料质量，加强基础管理等措施，不断优化操作炉型，总结出炉型管理和日常维护的主要措施，维持稳定的操作炉型，保证炉况顺行。

关键词：酒钢高炉合理炉型炉型管理1、前言设计炉型是指设计院在图纸上设计的炉型。

建筑炉型是指按照设计尺寸砌好的、开炉时的炉型为建筑炉型，它和设计炉型基本一致。

投产后由于炉墙受到机械作用和腐蚀作用而部分砖衬被破坏，炉型发生变化，变化后的炉型称为操作炉型或工作炉型。

在高炉一代炉龄的生产过程中，往往产生这样的情况：炉龄中期的生产技术经济指标比开炉初期还好，而后期的生产指标又会变差。

在其他冶炼条件相同的情况下，说明炉龄中期形成的操作炉型比开炉初期的设计炉型更能适应于高炉冶炼的规律（见表1）。

高炉后期生产指标变差，是由于后期炉衬受到严重的侵蚀破坏，炉型发生严重变形，其适应性遭到破坏所致。

由此可见，设计的炉型并非是完全合理的炉型。

表1：酒钢1号高炉逐年来产量分布情况高炉炉型的合理性，是高炉能实现高产、优质、低耗、长寿、安全的重要条件。

合理操作炉型是高炉炉型能够很好地适应于炉料的顺利下降和煤气流的上升运动，冶炼效果好，可以获得优质、高产、低耗和长寿的炉型，具有时间性和相对性。

112014年度甘肃省高等学校科研项目《酒钢高炉合理操作炉型的研究与实践》，课题登记号：2014B-144。

酒钢1号高炉（1800m3）于2013年4月17日大修投产，停炉前高炉炉身下部及炉腹冷却壁大量破损，严重影响了高炉顺行并制约了高炉指标的进一步优化，大面积的冷却壁破损埋下了严重的安全隐患。

为避免两座高炉发生上一代炉役相同的问题，在开炉初期，应针对上一代炉役炉型管理中的缺陷，结合优化升级改造后炉体温度、冷却设备水温差在线监测等一系列先进的监控设施，制定合理的炉型管理标准及操作炉型在线监测，达到安全、长寿、优质、低耗和高效的目的。

炉渣低共熔体形成机理的分析讨论李江涛、苏洋0 前言由于炉渣的熔化温度高，目前对熔渣的研究方法和实验手段还不完善，相对于固态和气态，人们对冶金熔体结构的认识还很不够。

但炉渣影响着熔体品味、质量、温度、粘度、密度、热量、腐蚀性、设备寿命、生产经济效益等等诸多生产参数。

因此，对于炉渣的分析研究不论是从科学发展还是实际的生产中都有着重要的意义。

例如，在铜的火法冶炼中通过造渣将矿石中的脉石杂质除去后得到金属铜。

组成炉渣的各种氧化物都有很高的熔点，但是各种氧化物混合加热时，由于相互作用形成低共熔体，因此炉渣的熔点比单个氧化物的熔点低的多，在熔炼温度1150～1250℃下是液态（理论熔点一般只有1050～1100 ℃，但需要保持100～150℃的过热度）。

所以在火法炼铜中调整好炉渣的组成成份和形态是至关重要的。

表1—1、1—2列举了一些化合物的熔点。

实际上炉渣是在各种氧化物混合加热时，由于相互作用形成低熔点共晶、化合物和固溶体。

炉渣的熔化与纯物质的熔化不同，纯物质有固定的熔点，而炉渣没有明显的熔点，他在一段温度范围内熔化，随温度的升高，逐渐的熔化变成熔体。

故通常所说炉渣的熔点是指炉渣完全熔化的温度。

下文中就从炉渣间相互反应的化学动力学（温度的影响）、离子的半径和离子的吸引力、离子极化作用、晶体的缺陷和拉乌尔定律对形成炉渣的这种“相互作用”来做出一定的解释。

1 温度对炉渣化学反应速率的影响形成炉渣的各种氧化物在熔炼温度下通过化学反应形成了一系列稳定的或不稳定的化合物而变成了熔体。

在这个过程中，原来的化学键断裂形成了新的化学键。

通过表1—1和表1—2中的数据可以看出形成的化合物熔点远低于原本的单物质，能够在冶炼温度下保持熔化状态。

通过热力学的计算和判定这些甚至在常温时就能发生，但在实际上却并不一定。

例如形成炉渣的主要反应：2FeO+SiO2=2FeO·SiO2△G0=-99064-24.79T （反应1—1）通过△G0可以看出在常温时其自发的趋势是很大的。