高鋁爐渣熔化性溫度的研究

余珊珊 文志軍 岑明進

( 武漢鋼鐵( 集團) 公司研究院)

0 前言

高爐的造渣制度應適合于高爐的冶煉要求，有利于穩定順行及冶煉優質生鐵，應根據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性和穩定性，熔化溫度在1300 ℃～1400 ℃，在1400 ℃左右黏度小于10 泊。爐渣要有適當的熔化性溫度，既不能太高也不能太低。熔化性溫度過高，過分難熔，在爐內呈半熔融、半流動的狀態，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高的溫度，既能保證順行又能得到高質量的產品［1］。

由于原料條件的波動，武鋼高爐爐渣中Al2O3含量從原來的14%左右上升到16%左右，渣型結構發生了很大的變化。本研究主要針對爐渣中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 試驗條件及方法

1．1 試驗原料

為了盡可能與現場爐渣相似，因此本研究主要是以現場爐渣為基礎，再按需要添加相應的化學原料配制各組渣樣。取高爐渣并進行了化學分析，結果見表1。

表1 高爐渣化學成分 %

試驗樣品的制備是以2#爐渣為基礎進行配料，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，然后在混料機中把各組試驗樣品混勻，混勻后的試驗樣品料制成小塊，在烘箱中烘干。把烘干的各組樣在高溫爐中熔化后，化驗其成份，篩選化學成份合適的渣樣作為實驗渣樣。

參照以上方法，分別制備試驗所需的二元堿度值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后的爐渣試驗原料。

1．2 試驗裝置

試驗在高溫黏度儀上進行。黏度儀采用東北大學RTW－10 型熔體物性綜合測定儀進行爐渣粘度測定。本測試裝置采用旋轉柱體法測定熔體的粘度，使柱體在盛有液體的靜止的同心圓柱形容器內勻速旋轉，此時在柱體和容器壁之間的液體產生了運動，在柱體和容器壁之間形成了速度梯度。由于粘性力的作用，在柱體上將產生一個力矩與其平衡。經過計算機跟蹤及計算得出爐渣粘性粘度［2］。

1．3 試驗方法

根據得出各渣樣粘度η －溫度t 曲線后，以與橫坐標( t) 成45 °的直線與粘度η －溫度t 曲線相切，確定切點，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應關系，及配加CaF2對爐渣熔化性溫度的影響情況。

2 武鋼現場高鋁爐渣熔化性溫度分析

武鋼高爐爐渣中Al2O3含量達16%以上時，高爐正常生產將受到一定影響。為弄清高鋁爐渣性能，對14 批高爐現場渣樣的化學成分及粘度變化進行了分析，具體結果見表3。

表3 現場渣樣化學成分及熔化性溫度

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應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律。

3 高鋁爐渣熔化性溫度的試驗研究

3．1 不同MgO 、Al2O3 含量對爐渣熔化性溫度的影響

本次試驗研究是以目前武鋼高爐爐渣為基礎，結合現場生產實際情況，選定二元堿度RO=1．10，當爐渣中MgO 含量為6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%時，相應不同Al2O3含量在16% ～21%之間的爐渣粘度變化情況進行研究，從而找出不同MgO、Al2O3含量對爐渣熔化性溫度的影響關系見表4 和圖1 所示。

表4 不同MgO、Al2O3 含量時爐渣熔化性溫度

圖1 不同MgO、Al2O3 含量時爐渣熔化性溫度

由表4 和圖1 可以看出，在固定MgO 含量及二元堿度RO的條件下變動爐渣Al2O3含量時，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，在MgO=8%時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含量的爐渣中其對爐渣熔化性溫度的影響，本課題設計了當渣中Al2O3含量分別為16%、18% 及20%，MgO 為9%、10%時，二元堿度值RO在1．00～1．25 之間變化時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 含量的條件下變動爐渣的二元堿度RO時，隨著RO從1．00增加到1．25，爐渣的熔化性溫度也增加; 同時得出在固定MgO 含量及Ro 的條件下變動爐渣Al2O3含量時，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 后對爐渣熔化性溫度的影響

對隨機取的正常現場爐渣，分別加入0%、1．0%、1．5%及2．0%的螢石時，對應的爐渣的熔化性溫度分別為1349 ℃、1340 ℃、1331 ℃及1335 ℃，由數據觀察可發現，在添加低含量CaF2的情況下，現場爐渣基本遵循隨著CaF2含量的增加，爐渣熔化性溫度降低的規律。當爐渣中Al2O3=15% ～21%，MgO=10% 時，RO=1． 15 時，分別配加0%、2%、4%、6%、8%、10%的CaF2時;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 中數據分析可知，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Al2O3=17%時，爐渣的熔化性溫度取得最大值1360 ℃;配加2%的CaF2時，爐渣的熔化性溫度隨著Al2O3含量的變化不大;配加4%的CaF2時，爐渣的熔化性溫度隨著Al2O3含量的變化不大; 配加6%的CaF2時，當Al2O3=21%時，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，爐渣的熔化性溫度隨著Al2O3含量的變化不大; 配加10% 的CaF2時，當Al2O3=18%時，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含量的變化對爐渣的熔化性溫度影響較小。

4 結論

通過對高Al2O3爐渣熔化性溫度的試驗及分析研究，得出以下結論:

1) 現場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律。

2) 在固定MgO 含量及二元堿度RO的條件下變動爐渣Al2O3含量時，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，爐渣熔化性溫度平均提高4．4 ℃;在高Al2O3含量時，固定Al2O3含量及二元堿度RO值，MgO 含量對熔化性溫度的影響不大，但在MgO =8%時爐渣的熔化性溫度偏高。

3) 在固定Al2O3及MgO 含量的條件下變動爐渣的二元堿度RO時，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，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含量的變化對爐渣的熔化性溫度影響較小。

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

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