高炉含铬铁水粘罐现象的探讨

摘要近年来，红格钒钛磁铁矿的综合利用一直受到冶金工作者的关注。

铁水的流动性影响钢铁冶炼过程能否顺行，而铁水的粘度和熔化性温度是表征铁水流动性的重要指标，研究含钒铬铁水的粘温关系以及成分影响，对实现红格矿的高效冶炼有重要意义。

本文基于柱体扭摆振动法原理，采用固定衰减振幅差的方式设计粘度测量装置，研究了C、Ti、S、Cr和V成分变化对含钒铬铁水粘度以及熔化性温度的影响，并对其机理进行分析。

研究结果表明，碳元素及钛元素对含钒铬铁水粘度以及熔化性温度的影响较大。

碳含量2.60wt%~4.00wt%范围内，铁水粘度随着碳含量的增加逐渐减小，但碳含量超过4.00wt%后，因熔体过热度降低并伴随碳化物析出，铁水粘度增大。

钛含量大于0.31wt%时，含钒铬铁水的粘度及熔化性温度大幅度上升。

钒含量大于0.30wt%、铬含量大于0.84wt%时，含钒铬铁水粘度及熔化性温度会大幅增高。

但钒含量小于0.30wt%时，钒含量的增加会小幅度的降低含钒铬铁水粘度。

与钒、铬不同，硫是提高纯铁粘度的元素，并且，硫与含钒铬铁水中其他元素原子相互作用，在硫含量超过0.08wt%时，含钒铬铁水的粘度以及熔化性温度有较大幅度的提升。

工业铁水的研究结果与单因素分析研究结果一致。

通过分析样品在熔化性温度附近的夹杂分布，发现存在钒、铬、铁以及钛的碳化物，其中钛的碳化物尺寸最大，碳化物析出是影响铁水粘度及熔化性温度的主要原因，并且钛的碳化物的影响最大。

关键词：含钒铬铁水，粘度，熔化性温度，扭摆振动法ABSTRACTRecently, the comprehensive utilization of Hongge vanadium titanium magnetite Ore obtained extensive attention of metallurgists. The ironmaking and steelmaking process is greatly influenced by the fluidity of hot metal. The viscosity and melting temperature are important parameters for characterizing the fluidity of hot metal. Therefore, investigation on the hot metal composition on the relationship between viscosity and temperature plays an important role on the comprehensive utilization of Hongge Ore. In the present study, a viscosity measurement equipment has been designed based on the theory of the cylinder torsion vibration method through fixing damped amplitude difference. The influence of the content of C, Ti, S, Cr and V on the viscosity and melting temperature of V-Cr containing hot metal was investigated. The mechanism is also analyzed.Result shows that the content of Ti and C have a greater influence on the viscosity and melting temperature of V-Cr containing hot metal. In the range of carbon content 2.60wt%~4.00wt%, the viscosity of hot metal decreases with the increase of carbon content. When the carbon content exceeds 4.00wt%, the viscosity of hot metal increases because of the superheat of the melt and the precipitation of carbide. The viscosity and melting temperature of V-Cr containing Hot metal increase rapidly with titanium content increasing when the titanium content exceeds 0.31wt%. The viscosity and melting temperature increase rapidly when the vananium and chromnium content are more than 0.30wt% and 0.84wt%, respectively. However, the viscosity will decrease modestly with vinanium content increasing when vatanium content is below 0.30wt%. Unlike V and Cr, the sulfer increase the viscosity of Fe-S melts in the sulfer content range of this experiment and can interact with the other elements in V-Cr containing hot metal. It causes the greater increasing of the viscosity and melting temperature when sulfur content exceeds 0.08wt%.The results of industrial hot metal are consistent with those of single factor analysis. From the investigation of inclusion distribution under the temperature near melting temperature of sample, a large number of carbides which make up by the carbide of titanium, vananium and chromnium were found. The titanium carbide has the largest shape which means that the precipitation of titanium carbide has the largest influence on the the viscosity and melting temperature of V-Cr containing hot metal.重庆大学硕士学位论文Keywords：V-Cr containing hot metal, Viscosity, Melting temperature, Cylinder torsion vibration method目录目录中文摘要 (I)英文摘要 (III)1 文献综述 (1)1.1 金属熔体粘度及其结构 (1)1.1.1 粘度的定义 (1)1.1.2 金属熔体粘度与结构的关系 (1)1.1.3 金属熔体结构表征方式 (3)1.2 铁基合金粘度及其结构 (4)1.2.1 液态纯铁粘度 (4)1.2.2 二元铁基合金粘度 (4)1.2.3 多元铁基合金粘度 (9)1.2.4 铁水粘度研究现状 (9)1.3 粘度的测量方法 (10)1.3.1 旋转法 (10)1.3.2 振动法 (12)1.3.3 细管法 (12)1.3.4 落体法 (13)1.3.5 平行板法 (13)1.4熔化性温度 (14)1.5 课题研究意义及内容 (15)1.5.1 课题研究意义 (15)1.5.2 研究目的及内容 (16)2 基于扭摆振动法的铁水粘度测量装置设计 (17)2.1 扭摆振动原理 (17)2.2 装置设计 (19)2.3.1 支撑系统 (20)2.3.2 扭摆振动系统 (20)2.3.3 振动次数计数系统 (26)2.3高温熔体测量参数修正 (29)3 铁水成分对含钒铬铁水粘度及熔化性温度的影响 (33)重庆大学硕士学位论文3.1.1 母样制备 (33)3.1.2 含钒铬铁水粘度及熔化性温度测量 (37)3.1.3 生产现场含钒铬铁水粘度及熔化性温度研究 (38)3.2 不同元素对含钒铬铁水粘度的影响规律 (39)3.2.1 碳含量对含钒铬铁水粘度的影响 (39)3.2.2 钛含量对含钒铬铁水粘度的影响 (41)3.2.3 硫含量对含钒铬铁水粘度的影响 (44)3.2.4 铬含量对含钒铬铁水粘度的影响 (46)3.2.5 钒含量对含钒铬铁水粘度的影响 (49)3.3 铁水成分对含钒铬铁水熔化性温度的影响规律 (50)3.3.1 碳含量对含钒铬铁水熔化性温度的影响 (50)3.3.2 钛含量对含钒铬铁水熔化性温度的影响 (51)3.3.3 硫含量对含钒铬铁水熔化性温度的影响 (52)3.3.4 铬含量对含钒铬铁水熔化性温度的影响 (53)3.3.5 钒含量对含钒铬铁水熔化性温度的影响 (54)3.3 生产现场含钒铬铁水粘度以及熔化性温度研究 (54)3.4 小结 (57)4 含钒铬铁水粘度及熔化性温度变化的机理 (59)4.1 实验方案 (59)4.2 温度对含钒铬铁水夹杂析出的影响 (60)4.3 小结 (64)5 结论 (65)致谢 (67)参考文献 (69)附录 (73)A. 攻读学位期间取得的成果 (73)1 文献综述1 文献综述1.1 金属熔体粘度及其结构1.1.1 粘度的定义在流体流动时，液体内部各部分质点的流动速度并不一致。

莱钢大型高炉用140t铁水罐长寿实践作者：吕彦斌来源：《山东工业技术》2015年第05期摘要：针对KR脱硫对140吨铁水罐使用寿命的影响，对铁水罐内衬损伤机理进行深入分析，并采取改变铁水罐永久层砌筑方式，消除应力对铁水罐工作层寿命的影响等不利因素，有效延长了脱硫铁水罐的使用寿命，保证了脱硫铁水罐的正常周转与生产组织。

关键词：KR脱硫；铁水罐；耐火砖目前，炼钢脱硫工艺普遍采用KR脱硫，KR脱硫法虽然脱硫效率较高，脱硫效果也比较好，但此脱硫工艺对140t铁水罐耐火砖冲刷严重，造成内衬耐火砖块状剥落，且随着脱硫次数的增加，剥落范围逐渐扩大，对铁水罐的正常使用带来隐患。

经过对KR脱硫工艺的研究，采取攻关改进措施，延长了脱硫铁水罐的使用寿命。

1 莱钢140t铁水罐罐壁耐火砖损伤机理分析（1）脱硫工艺因素。

KR脱硫搅拌器在铁水液面下2.2m左右做高速旋转，旋转过程中带动铁水旋转，造成铁水罐工作层衬砖受到铁水的高速冲刷，不仅造成罐壁耐火砖局部剥落，而且造成砖缝耐火泥逐渐脱落而出现钻铁现象。

（2）脱硫剂因素。

KR脱硫剂主要成份为CaO与CaF2，为碱性材料，铁水罐内衬耐火材料为酸性材质，在脱硫过程中造成铁水的渣碱度增加，使耐火砖中的一些组分分解，加剧了对工作层耐火砖的侵蚀和渗透，导致耐火砖损毁。

（3）应力因素。

在铁水罐翻铁后周转过程中，内衬耐火砖温度逐渐下降，此时耐火砖之间因冷却而产生拉应力；冷罐或倒空后冷却时间过长的铁水罐重新装入铁水时，内衬耐火砖之间会产生热应力，在应力的作用下，导致耐火砖出现裂纹现象，在KR脱硫过程中，因铁水的旋转冲刷而造成耐火砖局部剥落。

（4）铁水罐在砌筑过程中，由于砌筑工艺不合理，造成内衬结构不紧密，砌筑之后整体性差，KR脱硫过程中易出现掉砖、砖缝钻铁的现象，对铁水罐的使用寿命造成一定的影响，情况严重时会造成铁水罐漏铁事故。

2 改进措施2.1 工作层耐火砖与耐火泥材质改进KR脱硫铁水罐的工作层耐火砖采用Al2O3-SiC-C质耐火砖，Al2O3-SiC-C质耐火砖具有耐高温、强度高、硬度大、耐侵蚀韧性好的优良特性，同时，SiC在高温状态下，砖表面的SiC氧化形成SiO，呈玻璃状态，在砖的表面形成粘稠性的玻璃，防止进一步氧化，另处，SiO 与Al2O3在高温状态下反应生成莫来石，SiO与莫来石沉积在空隙中使砖的结构更加致密，提高了耐火砖的高温机械强度及抗氧化能力，能够满足KR法脱硫的需要。