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1、此材料由网络搜集而来，如有侵权请告知上传者立即删除。材料共分享，我们负责传递知识。平安治理论文转炉溅渣护炉系统优化技术根底理论研究 摘要：在“转炉溅渣护炉系统优化技术开发”工程中,着重进展了熔池溅渣动力学、溅渣层粘结机理、炉渣对溅渣层的蚀损机理及合理的终渣成分操纵等根底理论方面的研究工作。介绍了上述几项研究工作的初步结果。 1前言 溅渣护炉技术是在转炉吹炼完毕后,通过顶吹氧枪高速喷吹氮气射流,冲击残留在熔池内的部分高熔点炉渣,使熔渣均匀地喷溅粘附在转炉炉衬外表,构成炉渣保护层,到达护炉的目的。该技术在美国LTV厂成功后,使转炉炉龄从5000炉提高到15000炉以上,制造了目前世界上最高的转炉炉
2、龄记录。该项先进技术介绍到中国后,我国许多工厂结合本厂的资源、工艺特点,进展开发采纳,获得了明显的经济效益。 尽管溅渣护炉技术已经在消费中广泛应用,并获得了宏大的成功。但在溅渣护炉技术的根底理论研究方面,却处于空白状态。最近该方面的研究已经引起国内外广大冶金学者的注重。 本文将简单总结钢铁研总院工艺所在下述领域里的研究结果: (1)熔池溅渣动力学的研究； (2)溅渣层与炉衬的结合机理; (3)溅渣层的浸蚀试验; (4)合理的终渣成分操纵。 2熔池溅渣动力学的研究 如何有效地利用高速氮气射流将炉渣均匀地喷溅在炉衬外表,是溅渣护炉的技术关键。其效果断定于以下操纵要素: (1)熔池内留渣量和渣层厚度
3、; (2)熔渣的物理状态:炉渣熔点、过热度、外表张力与粘度; (3)溅渣气动力学参数:喷吹压力、枪位以及喷枪夹角和孔数等。 通过水力学模型试验和理论分析,研究了熔池溅渣动力学过程,初步提出优化溅渣的工艺参数。 2.1水模型测定 (1)喷吹工艺对溅渣高度的妨碍 1)对不同的介质,不同高度条件下的溅渣量的分布根本类似,随着溅渣高度的升高,溅渣量逐步降低。 2)当溅渣高度hs/D=1.0时,不同高度下的溅渣量的分布规律发生变化。当hs/Dl.0时,溅渣量的比例高达总渣量的30%60%,随着高度的增加,溅渣量将迅速降低。在hs/D1.0以后溅渣量随高度增加,溅渣量减少的速率降低。在这一高度的范围内,溅
4、渣量约占溅渣总量的020%。由此推论,炉内溅渣存在两个反响区:当hs/D1.0时,溅渣以渣液面波动为主,溅渣量大,并随溅渣高度增加迅速降低。当hs/D1.0时,溅渣主要通过反射的高速氮气射流夹带的渣液为主。溅渣量低,但随高度的增加,溅渣量衰减比拟缓慢。 3)枪位对溅渣高度有较为明显的妨碍。在同样气源压力下,采纳较低的枪位易于造成渣液面的剧烈搅动,有利于转炉下部(hs/D1.0)溅渣;高枪位,易于炉渣的破裂、乳化,有利于转炉上部(hs/D1.0)溅渣。 (2)炉渣物性的妨碍为了测定炉渣物性对溅渣效果的妨碍,水模中分别采纳水、盐水和水玻璃模仿炉渣。溅渣介质的变化对转炉下部、以渣液面波动为溅渣机制的
5、妨碍较大。随炉渣密度和粘度的升高,渣液面波动造成溅渣量迅速降低。说明关于密度、粘度较高的炉渣,将耗费更多的射流冲击能才能造成液面的剧烈波动。而关于转炉上部溅渣,溅渣介质的变化对溅渣量的妨碍不大,说明炉渣外表张力的变化对射流乳化和携带液体炉渣才能妨碍较小。由于熔池溅渣总量主要决定于下部溅渣(约占60%70%)量,因而在不同压力和喷吹枪位下,盐水溅渣的总溅渣量明显高于水玻璃。 (3)喷吹压力与枪位的妨碍 炉内溅渣决定于两种不同的机制:液面波动溅渣与射流携带溅渣。高枪位利于渣滴的乳化与飞溅,适用于转炉的上部溅渣。低枪位利于熔池波动溅渣,适用于转炉下部溅渣。因而,关于不同的气源压力,有一最正确枪位使两
6、种溅渣机制有机地协调配合,到达最正确的溅渣效果。 2.2理论分析 依照能量守恒定律能够确定氮气射流与渣池间的能量关系: E=Es+EI+E+ER (1) 即喷吹射流的总能量等于射流对熔池作用的外表功Es与射流对熔池的冲击功EI、射流对熔池的搅拌能E以及携带渣滴的反射射流的能量ER的总和。 化简式(1)可求出炉内浅渣平均高度儿与各种工艺参数的关系式(1)。 3溅渣层与炉衬结合机理与抗浸蚀功能 3.1溅渣过程中炉渣成分和构造的变化 冶炼和溅渣过程中,随着炉渣成分的改变,炉渣岩相构造发生非常大的变化。 (1)初期渣:转炉开吹5min,熔池温度约为1420,炉渣碱度为R=1.61.7,渣中TFe含量较
7、低,MgO含量约为6%7%,接近或到达饱和值。初期渣矿相组成几乎全部为硅酸盐构造。结晶相为镁硅钙石(3CaOMgO.2SiO2),结合相为橄榄石CaO.(Mg、Fe、Mn)OSiO2。未发觉RO相。MgO、FeO皆赋存于硅酸盐相中。 (2)终点渣:一般转炉终渣(如太钢渣),碱度为3.33.7。渣中全铁波动在13%18%。渣中MgO的饱和浓度为3%4%,但实际中MgO含量到达3%13%,超过饱和溶解度值。终渣硅酸盐相以兴旺的板条状C3S为主,C2S含量极少。结合相为铁酸二钙(C2F)和RO相,约占总量的15%。结晶的MgO包裹在C3S晶体中或游离的结合相中。 采纳半钢冶炼的终渣(如承钢终渣),铁
8、酸盐高达40%50%,C2S相只占20%25%,还有少在量未熔的MgO颗粒。 (3)改质渣:转炉出钢后,假如出钢温度过高、溅渣粘度较低时,往往需要添加少量石灰或续质材料调整炉渣成分和温度,以利于溅渣护炉。改质炉渣中往往出现弥散未熔的石灰或MgO颗粒。同时C2S含量增加并发育为良好的板条状。 (4)溅后渣:溅渣后由于气流的冷却作用,使炉渣的岩相构造发生了明显的改变。粗大发育良好的板条状C3F被破裂成细小的颗粒,均匀弥散地分布于铁酸钙结合相中,使炉渣的密度增高。 3.2溅渣层与炉衬的结合机理 为了研究溅渣层与炉衬耐火材料的结合机理,在试验室内进展了小型柑埚溅渣试验。溅渣后的柑埚在炉内缓冷后纵向剖开
9、进展岩相观察。 岩相分析结果证明,溅渣沿纵向分布非常不均匀: (1)由渣池向上,柑埚侧壁上的溅渣层由厚逐步变薄,上部溅渣层的厚度仅为0.10.5mm；而柑埚下部是较厚的密实溅渣层。 (2)上部溅渣层颜色黑亮有金属光泽;下部渣层颜色暗,外表粗糙,有外表显微裂纹和气孔。 (3)从渣池底部向上连续溅渣层的矿物组成,发觉随高度的增加,溅渣层的矿物组成逐步发生明显的变化。在柑埚的底部,被气流破裂的粒状C3S和C2S以及结晶MgO颗粒富集在铁酸盐结合相内。 随溅渣高度的增加,高熔点氧化物(C3S、C2S和MgO颗粒)逐步减少,铁相增加。在柑埚上部构成以铁酸盐为主的低熔点溅渣层。 溅渣层与Mg-C砖的结合部
10、可细分为三个区域: (1)烧结层:铁酸钙盐C2F沿续碳砖外表的显微气孔和裂纹,向致密的MgO机体内扩散。溶解与Mg0颗粒反响生成铁续橄榄石(MgO-Fe2O3)烧结层。 (2)结合层:在溅渣层一MgC砖外表,溅渣层中的铁酸钙将砖衬中突出的MgO颗粒包裹起来,构成镇铁橄榄石的化学结合。同时,溅渣层中C3S、C2S和MgO颗粒在气流的作用下镶嵌在粗糙的耐火衬外表,构成机械结合。 (3)溅渣层:以粗大的高熔点颗粒状C3S、C2s和MgO晶团为骨架,固溶在R0相和铁酸钙结合相中。 通过上述分析,推论出溅渣层与炉衬砖的结合机理如下: 在溅渣初期,低熔点流淌性强的富铁炉渣首先溅射到炉衬外表,沿衬砖外表显微
11、气孔和裂纹向MgO机体内扩散,构成以(MgOCaO)Fe2O3为主的烧结层。 随溅渣的接着,颗粒状的高熔点氧化物(C3S、C2S和MgO)被气流溅射到炉衬砖外表,构成以镶嵌为主的机械结合。同时富铁的低熔点炉渣包裹在耐火砖外表突出的MgO颗粒四周构成化学结合层。 随着溅渣的进一步进展,使大颗粒C3S、C2S和MgO晶团溅射到结合层外表并与铁酸钙RO相相结合,冷却固溶构成衬砖外表溅渣层。 3.3溅渣层的浸蚀特性 为了研究溅渣层的抗浸蚀功能,在试验室内测定了两种合成渣在初渣和终渣条件下的浸蚀速度。 试验结果证明: (1)溅渣层对转炉初期渣有较强的抗浸蚀才能,能够起到保护炉衬的作用。 (2)溅渣层对高
12、温终渣的抗浸蚀才能非常差。进一步提高溅渣层的熔点是提高溅渣层抗浸蚀才能的关键。同时,在消费实践中坚持一炉一溅和低温出钢,将有利于提高溅渣护炉的效果。 4适宜溅渣护炉的终渣成分操纵 试验证明,高温熔化将造成溅渣层的严峻浸蚀。因而,改变炉渣成分,进一步提高炉渣的熔化性温度,有利于溅渣护炉。 在一定的碱度条件下,提高渣中TFe含量将使炉渣熔化性温度明显降低。而碱度变化对炉渣熔化性温度妨碍不大。在正常炼钢条件下,操纵渣中TFe=15%20%,炉渣熔化性温度波动在17201780之间。 在渣中TFe=20%的前提下,改变渣中MgO含量和炉渣碱度,能够调整炉渣的熔化性温度。 (1)当渣中MgO含量小于8%
13、时,对同一碱度,随MgO含量的增加,炉渣熔化性温度降低。在此范围内,增加MgO含量有利于熔池化渣,不利于溅渣护炉。当渣中MgO含量大于8%以后,关于确定的碱度,增加MgO含量有利于提高炉渣的熔化性温度。 (2)当MgO含量小于8%时,对同一MgO含量,提高炉渣碱度,将降低炉渣熔化性温度;当M束。含量大于8%以后,对同一MgO含量,提高炉渣碱度,会提高炉渣熔化性温度。 (3)关于正常炉渣碱度范围(R=2.13.8),操纵炉渣MgO含量为8%10%,将使炉渣熔化性温度降低至最低点(l7001725),不利于溅渣护炉。 (4)从溅渣护炉的观点出发,最正确的炉渣成分操纵为: 低碱度、低MgO含量区域(R=2.l2.4;MgO4%、TFe=20%) 高碱度、低MgO含量区域(R=3.03.8;Mg0l2%、TFe=20%) 该区域内,炉渣的熔化性温度可到达18001870。 5结语 从水模试验、炉渣岩相检验、试验室高温模仿溅渣及理论计算几方面进展了溅渣工艺动力学、炉渣改质、粘结机理、溅渣层的损蚀机理及适宜溅渣的终渣成分等方面的研究工作,获得了初步的结果,有些尚不能得出确切的结论。由于篇幅所限不能详细阐述，其中部分工作今后还将深化进展，以期得出更为符合实际得结论。