包钢烧白云石试验研究范文
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《包钢科技杂志》2016年第3期
摘要:
针对包钢炼铁厂烧结熔剂结构情况，进行了烧结配加煅烧白云石的试验室试验。研究了煅烧白云石与消化轻烧白云石对烧结矿性能的影响。结果表明:煅烧白云石替代轻烧白云石，烧结工艺指标无明显变化;烧结矿的低温还原粉化指数(+3．15mm)提高5．3个百分点;初始软化温度升高，软化区间缩窄22℃，熔融区间缩窄20℃;烧结矿高温冶金性能总体趋好。
关键词:
煅烧白云石;消化轻烧白云石;MgO;烧结矿
烧结中添加含MgO熔剂能抑制β－2CaO·SiO2的晶格畸变，降低烧结矿在高炉内的低温还原粉化率、提高烧结矿的软化温度［1－2］。此外，在高炉入炉料Al2O3含量较高的条件下，提高烧结矿中MgO含量还有利于改善炉渣的流动性，从而提高其脱硫能力［3］。因此，含MgO熔剂在烧结过程中已得到广泛应用。常见的MgO熔剂包括:白云石、菱镁石、橄榄石、蛇纹石、轻烧白云石等［4］，其中，又以白云石或轻烧白云石最为常用。由于矿物结构的差异，这些熔剂对于烧结效果的影响也各有不同。使用白云石作为烧结熔剂时，其中碳酸盐的分解将消耗额外热量，从而使得燃料消耗增加［5］。烧结矿中的氧化镁是高炉炉渣中氧化镁的主要来源，包钢炼铁厂一烧和三烧车间配加消化轻烧白云石，四烧车间配加白云石。为了改善高炉冶炼过程，烧结矿氧化镁质量分数为2．2%(四烧)和2．3%(一烧和三烧车间)。
1．不同镁质熔剂性能对比
煅烧白云石、轻烧白云石和白云石都是钙和镁化合物。白云石和轻烧白云石化学组成很相近，但轻烧白云石含镁稍高，成本也较高。橄榄石、镁橄榄石及蛇纹石都是酸性熔剂，适于以低硅进口粉为主、烧结矿硅偏低的提镁烧结。菱镁石和水镁石煅烧后含氧化镁特别高，使用少量就可较多的提高烧结矿中氧化镁的质量分数见表1。对于包钢而言，煅烧白云石与轻烧白云石和白云石粉相比，煅烧白云石有几个方面的特点:
(1)煅烧白云石是熟料，有利于降低烧结的燃耗，有利于节约生产成本。
(2)煅烧白云石粒级比较细，在烧结混合料中分布更均匀，有利于煅烧白云石中氧化钙和氧化镁与其他成分的充分反应，烧结矿的成矿更好。
(3)煅烧白云石消化后放热，能提高混合料料温，而且其比表面积大，黏性好，有利于混合料造球。在碱度相对较低的情况下，配加煅烧白云石可以弥补因减少(或取消)生石灰配量所致混合料的预热、制粒等方面的不足。CaO+H2O→Ca(OH)2+157．43kJ/molMgO+H2O→Mg(OH)2+37kJ/mol消化轻烧白云石的w(MgO)平均为23．7%，煅烧白云石的w(MgO)30．0%左右、w(CaO)50%～55%。以MgO当量计算，每公斤消化轻烧白云石相当于0．79kg煅烧白云石。以三烧为例2015年1—10月，消化轻烧白云石单耗为60kg/t左右，需要47．4kg/t煅烧白云石替代，以其w(MgO)30．0%、w(CaO)52%计算，则含CaO24．65kg(相当于w(CaO)82%生石灰30．06kg);另含MgO14．19kg(0．355molMgO，其消化放热相当于0．0834molCaO，相当于4．67kgCaO。)相当于w(CaO)82%生石灰5．70kg。因此煅烧白云石替代生石灰和轻烧白云石后，其热当量仍相当于35．76kg左右生石灰配比，完全满足烧结工艺需求。
2烧结杯试验
烧结杯试验的铁料及熔剂配置结构及工艺指标见表2、表3。基准点、试验点返矿平衡系数均为1.06。由表3可以看出，采用煅烧白云石替代生石灰+轻烧白云石后，烧结垂速略低于基准点，利用系数降低0．06t/(m2·h)，下降4．62%;固体燃耗降低0．03kg/t;烧结矿转鼓强度指标升高2．00个百分点。综合理论分析和烧结杯工艺试验，可以认为煅烧白云石替代生石灰+轻烧白云石后烧结工艺指标无明显变化。
3冶金性能分析
烧结矿化学组成及冶金性能分别见表4和表5。由表5分析如下:
(1)用煅烧白云石替代生石灰加轻烧白云石，烧结矿的还原性无变化，低温还原粉化指数(+3．15mm)提高5．3个百分点;
(2)用煅烧白云石替代生石灰加轻烧白云石，初始软化温度(T4和T10)升高，软化区间缩窄22℃，熔融区间缩窄20℃;
(3)用煅烧白云石替代生石灰加轻烧白云石，烧结矿高温冶金性能总体趋好。
4岩相
两个试样基本类似，组分和显微结构差异不大，主要以磁铁矿和液相构成的斑状结构及磁铁矿和铁酸钙构成的熔蚀交织结构为主，且两者都有液相局部富集出现。与基准点相比，试验点的矿化程度较高，玻璃质含量较少，烧结矿矿物组成见表6。
5结论
(1)60mm后Q690D钢经930℃淬火，板厚1/4处为细小的板条马氏体组织和少量贝氏体，500～640℃回火所得到的都是保留马氏体位向的索氏体组织。(2)随着回火温度的升高，钢的强度呈下降趋势，伸长率A先升高后降低再升高，基本上在15%～18%之间，－20℃、－40℃冲击功先降低后升高，于500～600℃出现第二类回火脆性。(3)实验钢的最佳回火温度为640℃，此时Rp0．2=791MPa，Rm=845MPa，A=18．0%，KV2(－20℃)=154J，KV2(－40℃)=126J。
参考文献：
［1］卢峰，康健，王超，等．回火温度对Q960级高强结构钢组织及力学性能的影响［J］．钢铁，2012，47(2):92－95．
［2］段争涛，李艳梅，朱伏先，等．淬火温度对Q690D高强钢组织和力学性能的影响［J］．金属热处理，2012，37(2):81－85．
［3］GB/T228—2010，金属材料抗伸试验第1部分:室温试验方法［S］．
［4］GB/T229—2007，金属材料夏比摆锤冲击试验方法［S］．
［5］康健，卢峰，王超，等．工程机械用Q960钢的调质热处理工艺［J］．机械工程材料，2012，36(1):7－10．
［6］刘宗昌，任慧平，宋义全，等．金属固态相变教程(第2版)［M］．北京:冶金工业出版社。2011．
作者:廉华 段祥光 赵长奕 李智新 马新宇 单位:内蒙古包钢钢联股份有限公司炼铁厂
