lf埋弧泡沫渣实验研究

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1、LF埋弧泡沫渣实验研究迪林　王平　傅杰　　摘　要　测定了碱度从2.6到3.4的精炼渣系的炉渣发泡性能，得到了具有较好发泡性能的精炼渣系CaO53.25%,SiO217.75%,MgO9%,Al2O315%，CaF25%。并通过离差分析方法，得出了炉渣组成对炉渣泡沫化程度的影响顺序为：CaF2→MgO→Al2O3→B(CaO/SiO2)　　关键词　二次精炼　泡沫渣　钢包炉　　目前，埋弧泡沫渣工艺多应用于电弧炉氧化期，工艺也比较成熟，基本可分为富氧喷碳法和富氧脱碳法］，其实质是通过碳氧反应生成一氧化碳气体使炉渣泡沫化。电弧炉还原期及LF精炼过程，

2、由于炉渣氧含量很低(FeO＜2%)，不能通过碳氧反应使炉渣发泡，而只能通过加入特殊发泡剂材料，引入外来气源造成炉渣发泡。因而，LF精炼过程造泡沫渣比电弧炉氧化期困难一些，工艺也不很成熟。从现有资料看，电弧炉还原期及LF精炼过程的埋弧渣发泡剂的主要成分是碳酸盐，同时添加一些其它组分以改善发泡剂的综合性能。研究表明］，炉渣的粘度、密度、表面张力等物性参数对炉渣泡沫化程度有重要影响。所以对埋弧精炼渣提出了新的要求，精炼渣不仅要有良好的精炼能力，同时还必须具有合适的密度、粘度、表面张力等物理性质以满足炉渣泡沫化的要求。　　本研究的目的是通过实验测试一

3、定碱度范围的精炼渣系的发泡能力，选择发泡性能好的LF精炼渣，同时分析炉渣组成对精炼渣泡沫化程度的影响，为LF埋弧精炼工艺提供实验依据。1　实验方法　　在参考前人研究结果的基础上［3～6］，选择了中高碱度的9组精炼渣系进行研究，实验按L9(34)正交表安排进行。表1给出了各渣系因素、水平的取值。按表1中各渣系配方配制9组精炼渣系，每份渣样重量50g。将配好的渣样分别放入9个坩埚中。坩埚选用耐高温的石墨坩埚。为防止石墨粉进入炉渣而影响实验精度，坩埚内衬钼片，钼片厚度为0.22mm。坩埚尺寸：内径×高=Φ35mm×100mm。表1　试验精炼渣系组成

4、/%Table1　Ingredientofrefiningslagtested/%样号因素水平BMgOAl2O3CaF212.665522.69101032.612151543.06101553.0915563.01251073.46151083.4951593.412105　　采用钼丝炉加热，将上述配好的试样连同坩埚放入钼丝炉中升温至1500℃渣样熔化后，往高温液态渣中吹入氮气，改变氮气流量，测定不同气体流量时对应的炉渣高度。按文献［7］介绍的电接通法测量炉渣发泡高度。其原理为：将插入渣中的吹气管(Al2O3+Mo)作为一极，套有三氧化二铝

5、保护管的钼棒作为另一极，构成回路。测定炉渣发泡高度时，将钼棒缓缓下降，当其端部与渣样接触时回路接通，回路上的小灯泡发亮，稍离开则成断路。仔细调节钼棒高度，直至灯泡亮度很弱，这样可测得不同时刻炉渣的发泡高度。炉渣发泡高度测量装置如图1所示。图1　炉渣发泡高度测量装置Fig.1　Schematicdiagramofexperimentalapparatusformeasuringslagfoamingheight2　实验结果及分析2.1　渣系发泡性能分析　　实验结果如图2所示。炉渣发泡性能可由炉渣泡沫化指数Σ［5］来衡量，炉渣泡沫化指数：图2　泡

6、沫渣中气体体积Vg与吹气量Qg的关系　(a)试样1～3；(b)试样4～6；(c)试样7～9Fig.2　Relationbetweengasvolumeinslag(Vg)andblastinggasamount(Qg):(a)Sample1～3;(b)Sample4～6;(c)Sample7～8Σ=h.A/Qg=Vg/Qg　　　　(1)式中　h——炉渣发泡高度/cm;　　　Vg——渣层中气体体积/cm3；　　　A——坩埚截面积/cm2；　　　Qg——吹气量/cm3.s-1。　　由式(1)可知Vg与Qg为线性关系，且直线的斜率即为Σ。故可由各组

7、熔渣实验测得Vg～Qg的数据回归得出的直线斜率求出Σ，来衡量各组熔渣的发泡性能。文献［8］表明：影响炉渣泡沫化指数的主要因素是熔渣的表面张力、粘度、熔渣密度和重力加速度，即：Σ=f(μ，σ，ρ，g)　　　　(2)式中　μ——粘度/Pa.s；　　　σ——表面张力/N.m-1；　　　ρ——密度/kg.m-3；　　　g——重力加速度/m.s-2。式(2)中有5个变量，3个基本因次(时间，距离和质量)，由因次分析定理，应存在两个独立的无因次准数，本文作者［9］用因次分析的方法研究了精炼渣泡沫化指数与炉渣物理性质的关系，并得到如下的关系式：　　　　(3

8、)　　由泡沫化指数Σ的表达式可知：熔渣粘度是决定泡沫化指数的主要因素，随着粘度μ的升高，熔渣泡沫化指数增大；熔渣表面张力σ及密度ρ也影响泡沫化指数，但影响程度不如粘