高炉软熔带内浮氏体软化收缩行为的基础研究

发布时间：2020-08-25 11:09

【摘要】：本文以高炉炼铁为背景,研究软熔带内浮氏体还原和成渣的相互作用关系。传统软熔滴落实验着眼于描述瞬态温度的变化,而忽略软熔带形状以及厚度的转变和复杂负荷条件下软熔带的软化和熔融特性以及内部反应和相互影响。在本研究中,提出了新的指标收缩速率(Shrinkage Rate,简称为SR)来直接评价模拟软熔带内的软化收缩行为。有助于直观地描述软熔带厚度的变化规律,为进一步提高高炉稳定顺行具有一定的指导意义。随着温度升高,该指标用于阐明H_2和CO以及其混合气体对FeO和多元组分渣系软化收缩的影响规律,以及由浮氏体(FeO)参与的还原和成渣反应之间的瞬态相互作用。研究结果归纳如下:(1)H_2和CO以及H_2+CO混合气体对FeO的影响规律。热效应导致的成渣反应使得料层在较低温度下收缩,料层的收缩仅受到温度的影响,FeO自身开始软化,所以成渣反应占据主导;900℃时通入还原性气体CO,FeO被还原成金属铁,填充料层孔隙,收缩加剧,所以还原反应占据主导,成渣反应作用弱于还原反应;随着温度的升高,到了1000℃,进入第三阶段,还原作用减弱,此时SR值降低,热效应导致的收缩,所有成渣反应占据主导;到了第四阶段,温度进一步升高,收缩曲线持续上升,此时温度称为软化收缩的驱动力,所以由热效应导致的成渣反应占据主导。(2)对于二元组分渣系FeO-X(CaO、SiO_2、MgO、Al_2O_3),当加入CaO或SiO_2生成低熔点矿物时,SR最多增加两倍;而加入MgO时,SR降低至0.13%/℃,是由于形成FeO·MgO固溶体。通入还原气体,还原反应成为第二阶段收缩的驱动力。之后,进一步收缩的主要因素包括成渣,还原或两者共同的作用,以及添加氧化物的种类的变化以及温度的影响。(3)三元组分渣系FeO-X-Y会形成复杂的物相,FeO-CaO-SiO_2主要形成钙铁辉石,FeO-CaO-Al_2O_3主要形成的物相是钙铁铝石,FeO-SiO_2-MgO形成的物相是橄榄石,FeO-MgO-Al_2O_3形成的物相是镁铁尖晶石。CaFeSi_2O_6由于其熔点较低,所以随着金属铁的滴落而滴落;钙铁铝石(Ca_2(Al,Fe~(3+))O_4)相虽然熔点较高,但是会随着金属铁的滴落而滴落;橄榄石的熔点非常高,不容易熔化,因此阻碍料层收缩,无滴落;Mg(Al,Fe)_2O_4是一种尖晶石相,熔点较高,阻碍料层收缩,最终无滴落。对于软化收缩曲线,H_2气氛下三元渣系FeO-X-Y软化收缩曲线总体上在第二阶段的SR落后于CO气氛下的SR;在第三阶段只有FeO-MgO-Al_2O_3在H_2气氛下的SR大于CO气氛下的SR;随着温度的进一步升高,进入第四阶段,H_2气氛下的SR急剧增大,虽然CO气氛下的SR也增大,但是增幅小于H_2气氛,H_2气氛下的SR都大于CO气氛下SR。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF53
【图文】：

区域分布,高炉,区域分布,断面

图 1.1 高炉断面各区域分布图Figure 1.1 Schematic of blast furnace sections状决定了高炉煤气的分布情况，因此在一定程度内温度场的分布；此外，其形状和位置对于高炉

示意图,成渣,示意图

图 1.2 FeO 还原和成渣的相互作用关系示意图ction between reduction and slagging reactions with

过程图,过程

12图 2.1 FeO 和 FeO-X 的制备过程Figure 2.1 Preparation procedures of FeO and binary mixture samples

【参考文献】