包鋼燒白云石試驗研究范文

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《包鋼科技雜志》2016年第3期

摘要:

針對包鋼煉鐵廠燒結(jié)熔劑結(jié)構(gòu)情況，進行了燒結(jié)配加煅燒白云石的試驗室試驗。研究了煅燒白云石與消化輕燒白云石對燒結(jié)礦性能的影響。結(jié)果表明:煅燒白云石替代輕燒白云石，燒結(jié)工藝指標無明顯變化;燒結(jié)礦的低溫還原粉化指數(shù)(+3．15mm)提高5．3個百分點;初始軟化溫度升高，軟化區(qū)間縮窄22℃，熔融區(qū)間縮窄20℃;燒結(jié)礦高溫冶金性能總體趨好。

關(guān)鍵詞:

煅燒白云石;消化輕燒白云石;MgO;燒結(jié)礦

燒結(jié)中添加含MgO熔劑能抑制β－2CaO·SiO2的晶格畸變，降低燒結(jié)礦在高爐內(nèi)的低溫還原粉化率、提高燒結(jié)礦的軟化溫度［1－2］。此外，在高爐入爐料Al2O3含量較高的條件下，提高燒結(jié)礦中MgO含量還有利于改善爐渣的流動性，從而提高其脫硫能力［3］。因此，含MgO熔劑在燒結(jié)過程中已得到廣泛應(yīng)用。常見的MgO熔劑包括:白云石、菱鎂石、橄欖石、蛇紋石、輕燒白云石等［4］，其中，又以白云石或輕燒白云石最為常用。由于礦物結(jié)構(gòu)的差異，這些熔劑對于燒結(jié)效果的影響也各有不同。使用白云石作為燒結(jié)熔劑時，其中碳酸鹽的分解將消耗額外熱量，從而使得燃料消耗增加［5］。燒結(jié)礦中的氧化鎂是高爐爐渣中氧化鎂的主要來源，包鋼煉鐵廠一燒和三燒車間配加消化輕燒白云石，四燒車間配加白云石。為了改善高爐冶煉過程，燒結(jié)礦氧化鎂質(zhì)量分數(shù)為2．2%(四燒)和2．3%(一燒和三燒車間)。

1．不同鎂質(zhì)熔劑性能對比

煅燒白云石、輕燒白云石和白云石都是鈣和鎂化合物。白云石和輕燒白云石化學(xué)組成很相近，但輕燒白云石含鎂稍高，成本也較高。橄欖石、鎂橄欖石及蛇紋石都是酸性熔劑，適于以低硅進口粉為主、燒結(jié)礦硅偏低的提鎂燒結(jié)。菱鎂石和水鎂石煅燒后含氧化鎂特別高，使用少量就可較多的提高燒結(jié)礦中氧化鎂的質(zhì)量分數(shù)見表1。對于包鋼而言，煅燒白云石與輕燒白云石和白云石粉相比，煅燒白云石有幾個方面的特點:

(1)煅燒白云石是熟料，有利于降低燒結(jié)的燃耗，有利于節(jié)約生產(chǎn)成本。

(2)煅燒白云石粒級比較細，在燒結(jié)混合料中分布更均勻，有利于煅燒白云石中氧化鈣和氧化鎂與其他成分的充分反應(yīng)，燒結(jié)礦的成礦更好。

(3)煅燒白云石消化后放熱，能提高混合料料溫，而且其比表面積大，黏性好，有利于混合料造球。在堿度相對較低的情況下，配加煅燒白云石可以彌補因減少(或取消)生石灰配量所致混合料的預(yù)熱、制粒等方面的不足。CaO+H2O→Ca(OH)2+157．43kJ/molMgO+H2O→Mg(OH)2+37kJ/mol消化輕燒白云石的w(MgO)平均為23．7%，煅燒白云石的w(MgO)30．0%左右、w(CaO)50%～55%。以MgO當量計算，每公斤消化輕燒白云石相當于0．79kg煅燒白云石。以三燒為例2015年1—10月，消化輕燒白云石單耗為60kg/t左右，需要47．4kg/t煅燒白云石替代，以其w(MgO)30．0%、w(CaO)52%計算，則含CaO24．65kg(相當于w(CaO)82%生石灰30．06kg);另含MgO14．19kg(0．355molMgO，其消化放熱相當于0．0834molCaO，相當于4．67kgCaO。)相當于w(CaO)82%生石灰5．70kg。因此煅燒白云石替代生石灰和輕燒白云石后，其熱當量仍相當于35．76kg左右生石灰配比，完全滿足燒結(jié)工藝需求。

2燒結(jié)杯試驗

燒結(jié)杯試驗的鐵料及熔劑配置結(jié)構(gòu)及工藝指標見表2、表3。基準點、試驗點返礦平衡系數(shù)均為1.06。由表3可以看出，采用煅燒白云石替代生石灰+輕燒白云石后，燒結(jié)垂速略低于基準點，利用系數(shù)降低0．06t/(m2·h)，下降4．62%;固體燃耗降低0．03kg/t;燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度指標升高2．00個百分點。綜合理論分析和燒結(jié)杯工藝試驗，可以認為煅燒白云石替代生石灰+輕燒白云石后燒結(jié)工藝指標無明顯變化。

3冶金性能分析

燒結(jié)礦化學(xué)組成及冶金性能分別見表4和表5。由表5分析如下:

(1)用煅燒白云石替代生石灰加輕燒白云石，燒結(jié)礦的還原性無變化，低溫還原粉化指數(shù)(+3．15mm)提高5．3個百分點;

(2)用煅燒白云石替代生石灰加輕燒白云石，初始軟化溫度(T4和T10)升高，軟化區(qū)間縮窄22℃，熔融區(qū)間縮窄20℃;

(3)用煅燒白云石替代生石灰加輕燒白云石，燒結(jié)礦高溫冶金性能總體趨好。

4巖相

兩個試樣基本類似，組分和顯微結(jié)構(gòu)差異不大，主要以磁鐵礦和液相構(gòu)成的斑狀結(jié)構(gòu)及磁鐵礦和鐵酸鈣構(gòu)成的熔蝕交織結(jié)構(gòu)為主，且兩者都有液相局部富集出現(xiàn)。與基準點相比，試驗點的礦化程度較高，玻璃質(zhì)含量較少，燒結(jié)礦礦物組成見表6。

5結(jié)論

(1)60mm后Q690D鋼經(jīng)930℃淬火，板厚1/4處為細小的板條馬氏體組織和少量貝氏體，500～640℃回火所得到的都是保留馬氏體位向的索氏體組織。(2)隨著回火溫度的升高，鋼的強度呈下降趨勢，伸長率A先升高后降低再升高，基本上在15%～18%之間，－20℃、－40℃沖擊功先降低后升高，于500～600℃出現(xiàn)第二類回火脆性。(3)實驗鋼的最佳回火溫度為640℃，此時Rp0．2=791MPa，Rm=845MPa，A=18．0%，KV2(－20℃)=154J，KV2(－40℃)=126J。

參考文獻：

［1］盧峰，康健，王超，等．回火溫度對Q960級高強結(jié)構(gòu)鋼組織及力學(xué)性能的影響［J］．鋼鐵，2012，47(2):92－95．

［2］段爭濤，李艷梅，朱伏先，等．淬火溫度對Q690D高強鋼組織和力學(xué)性能的影響［J］．金屬熱處理，2012，37(2):81－85．

［3］GB/T228—2010，金屬材料抗伸試驗第1部分:室溫試驗方法［S］．

［4］GB/T229—2007，金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法［S］．

［5］康健，盧峰，王超，等．工程機械用Q960鋼的調(diào)質(zhì)熱處理工藝［J］．機械工程材料，2012，36(1):7－10．

［6］劉宗昌，任慧平，宋義全，等．金屬固態(tài)相變教程(第2版)［M］．北京:冶金工業(yè)出版社。2011．

作者:廉華 段祥光 趙長奕 李智新 馬新宇 單位:內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司煉鐵廠