lf埋弧泡沫渣实验研究

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时间:2018-07-29

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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

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