一種檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法，屬于煉鐵原料性能檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，該方法將預(yù)還原并制樣后的鐵礦石放在高溫激光共焦顯微鏡的高溫金相加熱爐中加熱，通過(guò)實(shí)時(shí)觀察鐵礦石試樣在高溫下的狀態(tài)變化，可以直觀、準(zhǔn)確的分析獲得鐵礦石的軟化開(kāi)始溫度、軟化終了溫度和初渣自由流動(dòng)溫度，從而獲得了鐵礦石在高爐演變過(guò)程中更加全面的冶金性能數(shù)據(jù)，為提高原料質(zhì)量和穩(wěn)定高爐生產(chǎn)提供了重要依據(jù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煉鐵原料性能檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]原料在高爐的軟熔帶中軟化并熔化，在軟熔帶中煤氣只能通過(guò)焦炭來(lái)向上運(yùn)動(dòng)，所以軟熔帶直接影響著高爐的透氣性，同時(shí)軟熔帶形成的位置和形狀又決定著高爐塊狀帶煤氣的分布，從而影響著煤氣利用率，由此可見(jiàn)軟熔帶對(duì)高爐冶煉有十分重要的影響。然而，高爐內(nèi)軟熔帶形狀及位置，原則上取決于高爐操作條件及原料的高溫冶金性能。因此，許多學(xué)者均對(duì)鐵礦石的軟熔性能進(jìn)行了廣泛的研究。
[0003]近年來(lái)，在研究爐料的軟熔性能時(shí)，多采用熔滴實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析。熔滴實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)樣品升溫過(guò)程中，溫度、料層高度和料層中壓差的連續(xù)記錄，并利用試樣的固定收縮率的溫度來(lái)代表試樣的軟化開(kāi)始溫度、軟化終了溫度，用氣流壓差陡升的溫度來(lái)代表熔融開(kāi)始溫度，用第一滴液相滴下的溫度來(lái)代表滴落溫度，最后利用所獲得的以上指標(biāo)對(duì)爐料的冶煉性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。這些指標(biāo)雖然涵蓋了鐵礦石從固態(tài)到液態(tài)的全部過(guò)程，但有許多不足之處。首先，基于實(shí)驗(yàn)條件的限制，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能對(duì)試樣進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，僅能將料層收縮10%和40%的溫度定義為軟化開(kāi)始溫度和軟化終了溫度，并以此來(lái)計(jì)算推測(cè)軟化溫度區(qū)間，這顯然不夠準(zhǔn)確；其次，還原后的鐵礦石的熔融溫度應(yīng)該是一個(gè)區(qū)間，由于還原后的鐵礦石是由渣相和還原后的鐵相構(gòu)成的，熔融開(kāi)始溫度應(yīng)為渣相中熔點(diǎn)較低物相開(kāi)始熔化的溫度，而且氣流壓差陡升的溫度應(yīng)視為液相大量流出的溫度，然而基于實(shí)驗(yàn)條件的限制，只能利用此溫度來(lái)代替熔融開(kāi)始溫度，這是不夠準(zhǔn)確的；而且，熔滴實(shí)驗(yàn)不能對(duì)單種礦還原后所形成的初渣自由流動(dòng)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種能夠直觀、準(zhǔn)確檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法，以獲得高爐用含鐵原料的高溫冶金性能數(shù)據(jù)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法，采用高溫激光共焦顯微鏡對(duì)整個(gè)升溫過(guò)程中還原后的礦石的收縮和熔化行為進(jìn)行連續(xù)觀察，從而獲取鐵礦石的高溫冶金性能，其工藝步驟包括:
[0006](I)將鐵礦石進(jìn)行預(yù)還原；
[0007](2)將還原好的鐵礦石破碎成粉狀；
[0008](3)將粉狀鐵礦石制成圓柱形試樣；
[0009](4)將圓柱形試樣放入裝有鉬金墊片的坩堝內(nèi)，然后將坩堝放入高溫激光共焦顯微鏡的高溫金相加熱爐中；
[0010](5)按設(shè)計(jì)好的升溫過(guò)程對(duì)坩堝中的試樣加熱，利用計(jì)算機(jī)和成像系統(tǒng)對(duì)試樣實(shí)時(shí)觀察，并同步采集實(shí)驗(yàn)過(guò)程視頻；[0011](6)對(duì)采集的實(shí)驗(yàn)過(guò)程視頻進(jìn)行分析，獲得試樣軟化開(kāi)始溫度、軟化結(jié)束溫度和渣鐵分離溫度。
[0012]進(jìn)一步地，所述設(shè)計(jì)好的升溫制度是以2.50C /s的升溫速度升溫至1400°C，恒溫Imin后，以1°C /s的降溫速度降溫至常溫。
[0013]進(jìn)一步地，在所述升溫過(guò)程中，將試樣由靜止不動(dòng)到開(kāi)始向試樣中心收縮時(shí)的溫度定義為軟化開(kāi)始溫度。
[0014]進(jìn)一步地，在所述升溫過(guò)程中，將試樣不再收縮時(shí)的溫度定義為軟化結(jié)束溫度。
[0015]進(jìn)一步地，在所述升溫過(guò)程中，將試樣有透明液體流出時(shí)的溫度定義為初渣自由流動(dòng)溫度。
[0016]本發(fā)明提供的檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法，將預(yù)還原并制樣后的鐵礦石放在高溫激光共焦顯微鏡的高溫金相加熱爐中加熱，通過(guò)實(shí)時(shí)觀察鐵礦石試樣在高溫下的狀態(tài)變化，可以直觀、準(zhǔn)確的分析獲得鐵礦石的軟化開(kāi)始溫度、軟化終了溫度和初渣自由流動(dòng)溫度，從而獲得了鐵礦石在高爐演變過(guò)程中更加全面的冶金性能數(shù)據(jù)，為提高原料質(zhì)量和穩(wěn)定高爐生產(chǎn)提供了重要依據(jù)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法的流程圖。
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法中升溫制度示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法中試樣未開(kāi)始收縮的示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法中試樣開(kāi)始收縮的示意圖。
[0021]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法中試樣形成初洛未流出的示意圖。
[0022]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法中試樣形成初洛流出的示意圖。
[0023]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法中試樣收縮未結(jié)束的示意圖。
[0024]圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法中試樣收縮結(jié)束的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法，包括鐵礦石預(yù)還原、制樣、成型、裝樣、實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析等工藝步驟，具體操作步驟如下:
[0026]1、鐵礦石預(yù)還原。對(duì)鐵礦石按照國(guó)標(biāo)GB/T13241—91的規(guī)定進(jìn)行預(yù)還原，實(shí)驗(yàn)后利用氮?dú)鈱?duì)高溫試樣進(jìn)行氣氛保護(hù)直至降到室溫，防止試樣在氧化。
[0027]2、制樣。將還原好的鐵礦石進(jìn)行破碎，破碎成50-200目的粉狀試樣。[0028]3、成型。利用高溫激光標(biāo)準(zhǔn)化的制樣設(shè)備和制樣方法將試樣制成Φ 1.5mmX 1.5mm的圓柱形試樣。
[0029]4、裝樣。將制成的圓柱形試樣放入裝有鉬金墊片的Φ8_Χ4_的Al2O3 ?甘禍內(nèi)，并將Al2O3坩堝放入高溫激光共焦顯微鏡的高溫金相加熱爐中。
[0030]5、實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)采集。在氬氣氣氛保護(hù)下，參見(jiàn)圖2，以2.5°C /s的升溫速度升溫至1400°C，恒溫Imin后，以1°C /s的降溫速度降溫至常溫，利用計(jì)算機(jī)和成像系統(tǒng)實(shí)時(shí)觀察、記錄試樣隨溫度升高的變化情況，并同步采集實(shí)驗(yàn)過(guò)程視頻數(shù)據(jù)，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0031]6、數(shù)據(jù)分析。對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以獲得試樣的軟化開(kāi)始溫度、軟化結(jié)束溫度和渣鐵分離溫度。
[0032]參見(jiàn)圖3和圖4，為判斷爐料開(kāi)始軟化溫度的示意圖。其中圖3是在溫度為945°C下拍攝，圖4是在溫度為976°C下拍攝，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在溫度為945°C時(shí)，試樣未開(kāi)始收縮；當(dāng)在溫度達(dá)到976°C時(shí)，試樣開(kāi)始收縮，所以可確定出試樣開(kāi)始軟化的溫度為976°C。
[0033]參見(jiàn)圖5和圖6，為判斷爐料中初渣可自由流動(dòng)溫度的示意圖。其中圖5是在溫度為992 C下拍攝，圖6是在溫度為1174 C下拍攝，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在溫度為992 C時(shí)，試樣形成初渣但未有透明液體從試樣中流出；當(dāng)溫度為1174°C時(shí)，開(kāi)始有透明液體從試樣中流出，所以可以確定爐料的初渣自由流動(dòng)的溫度為1174°C。
[0034]參見(jiàn)圖7和圖8，為判斷爐料軟化結(jié)束溫度的示意圖。其中圖7是在溫度為1387°C下拍攝，圖8是在溫度為1396°C下拍攝，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在溫度為1387°C時(shí)，試樣收縮未結(jié)束；當(dāng)溫度到達(dá) 1396°C時(shí)試樣的收縮停止，所以可以確定試樣軟化結(jié)束的溫度為1396 O。
[0035]在高爐煉鐵過(guò)程中，軟化開(kāi)始溫度越高，說(shuō)明軟融帶起始位置越低，塊狀帶越長(zhǎng)，有利于提高高爐透氣性。軟化結(jié)束溫度越低，在軟化開(kāi)始溫度不變的條件下，可降低軟化區(qū)間，提高高爐的透氣性。而初渣的形成是優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)改善綜合爐料冶金性能的前提，初渣的可流動(dòng)性可使不同爐料間的冶金性能差距減小，并提高綜合爐料的冶金性能。所以利用該發(fā)明，可以對(duì)含鐵原料的軟化開(kāi)始溫度、軟化終了溫度和初渣自由流動(dòng)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，并對(duì)比不同含鐵原料的高溫冶金性能間的差異，為優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)提供重要依據(jù)。含鐵原料實(shí)驗(yàn)溫度節(jié)點(diǎn)總結(jié)見(jiàn)表1。
[0036]表1含鐵原料實(shí)驗(yàn)溫度節(jié)點(diǎn)總結(jié)
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種檢測(cè)高爐用含鐵原料軟熔性能的方法，其特征在于，采用高溫激光共焦顯微鏡對(duì)整個(gè)升溫過(guò)程中還原后的礦石的收縮和熔化行為進(jìn)行連續(xù)觀察，從而獲取鐵礦石的高溫冶金性能，其工藝步驟包括: (1)將鐵礦石進(jìn)行預(yù)還原； (2)將還原好的鐵礦石破碎成粉狀； (3)將粉狀鐵礦石制成圓柱形試樣； (4)將圓柱形試樣放入裝有鉬金墊片的坩堝內(nèi)，然后將坩堝放入高溫激光共焦顯微鏡的高溫金相加熱爐中； (5)按設(shè)計(jì)好的升溫制度對(duì)坩堝中的試樣加熱，利用計(jì)算機(jī)和成像系統(tǒng)對(duì)試樣實(shí)時(shí)觀察，并同步采集實(shí)驗(yàn)過(guò)程視頻； (6)對(duì)采集的實(shí)驗(yàn)過(guò)程視頻進(jìn)行分析，獲得試樣軟化開(kāi)始溫度、軟化結(jié)束溫度和渣鐵分罔溫度O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述設(shè)計(jì)好的升溫制度是以2.5°C /s的升溫速度升溫至1400°C，恒溫Imin后，以1°C /s的降溫速度降溫至常溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在所述升溫制度中，將試樣由靜止不動(dòng)到開(kāi)始向試樣中心收縮時(shí)的溫度定義為軟化開(kāi)始溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在所述升溫制度中，將試樣不再收縮時(shí)的溫度定義為軟化結(jié)束溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在所述升溫制度中，將試樣有透明液體流出時(shí)的溫度定義為初渣自由流動(dòng)溫度。
【文檔編號(hào)】G01N25/12GK103994997SQ201410207199
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】孫健, 馬澤軍, 陳輝, 武建龍, 裴元東, 徐萌, 張勇, 張殿偉 申請(qǐng)人:首鋼總公司