一種檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法技術

本發明專利技術公開了一種檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法，屬于煉鐵原料性能檢測技術領域，該方法將預還原并制樣后的鐵礦石放在高溫激光共焦顯微鏡的高溫金相加熱爐中加熱，通過實時觀察鐵礦石試樣在高溫下的狀態變化，可以直觀、準確的分析獲得鐵礦石的軟化開始溫度、軟化終了溫度和初渣自由流動溫度，從而獲得了鐵礦石在高爐演變過程中更加全面的冶金性能數據，為提高原料質量和穩定高爐生產提供了重要依據。

【技術實現步驟摘要】
一種檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法
本專利技術屬于煉鐵原料性能檢測
，特別是涉及一種檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法。
技術介紹
原料在高爐的軟熔帶中軟化并熔化，在軟熔帶中煤氣只能通過焦炭來向上運動，所以軟熔帶直接影響著高爐的透氣性，同時軟熔帶形成的位置和形狀又決定著高爐塊狀帶煤氣的分布，從而影響著煤氣利用率，由此可見軟熔帶對高爐冶煉有十分重要的影響。然而，高爐內軟熔帶形狀及位置，原則上取決于高爐操作條件及原料的高溫冶金性能。因此，許多學者均對鐵礦石的軟熔性能進行了廣泛的研究。近年來，在研究爐料的軟熔性能時，多采用熔滴實驗進行分析。熔滴實驗中，通過對樣品升溫過程中，溫度、料層高度和料層中壓差的連續記錄，并利用試樣的固定收縮率的溫度來代表試樣的軟化開始溫度、軟化終了溫度，用氣流壓差陡升的溫度來代表熔融開始溫度，用第一滴液相滴下的溫度來代表滴落溫度，最后利用所獲得的以上指標對爐料的冶煉性能進行評價。這些指標雖然涵蓋了鐵礦石從固態到液態的全部過程，但有許多不足之處。首先，基于實驗條件的限制，在實驗過程中不能對試樣進行實時觀察，僅能將料層收縮10％和40％的溫度定義為軟化開始溫度和軟化終了溫度，并以此來計算推測軟化溫度區間，這顯然不夠準確；其次，還原后的鐵礦石的熔融溫度應該是一個區間，由于還原后的鐵礦石是由渣相和還原后的鐵相構成的，熔融開始溫度應為渣相中熔點較低物相開始熔化的溫度，而且氣流壓差陡升的溫度應視為液相大量流出的溫度，然而基于實驗條件的限制，只能利用此溫度來代替熔融開始溫度，這是不夠準確的；而且，熔滴實驗不能對單種礦還原后所形成的初渣自由流動能力進行評價。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種能夠直觀、準確檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法，以獲得高爐用含鐵原料的高溫冶金性能數據。為解決上述技術問題，本專利技術提供了一種檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法，采用高溫激光共焦顯微鏡對整個升溫過程中還原后的礦石的收縮和熔化行為進行連續觀察，從而獲取鐵礦石的高溫冶金性能，其工藝步驟包括：(1)將鐵礦石進行預還原；(2)將還原好的鐵礦石破碎成粉狀；(3)將粉狀鐵礦石制成圓柱形試樣；(4)將圓柱形試樣放入裝有鉑金墊片的坩堝內，然后將坩堝放入高溫激光共焦顯微鏡的高溫金相加熱爐中；(5)按設計好的升溫過程對坩堝中的試樣加熱，利用計算機和成像系統對試樣實時觀察，并同步采集實驗過程視頻；(6)對采集的實驗過程視頻進行分析，獲得試樣軟化開始溫度、軟化結束溫度和渣鐵分離溫度。進一步地，所述設計好的升溫制度是以2.5℃/s的升溫速度升溫至1400℃，恒溫1min后，以1℃/s的降溫速度降溫至常溫。進一步地，在所述升溫過程中，將試樣由靜止不動到開始向試樣中心收縮時的溫度定義為軟化開始溫度。進一步地，在所述升溫過程中，將試樣不再收縮時的溫度定義為軟化結束溫度。進一步地，在所述升溫過程中，將試樣有透明液體流出時的溫度定義為初渣自由流動溫度。本專利技術提供的檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法，將預還原并制樣后的鐵礦石放在高溫激光共焦顯微鏡的高溫金相加熱爐中加熱，通過實時觀察鐵礦石試樣在高溫下的狀態變化，可以直觀、準確的分析獲得鐵礦石的軟化開始溫度、軟化終了溫度和初渣自由流動溫度，從而獲得了鐵礦石在高爐演變過程中更加全面的冶金性能數據，為提高原料質量和穩定高爐生產提供了重要依據。附圖說明圖1為本專利技術實施例提供的檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法的流程圖。圖2為本專利技術實施例提供的檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法中升溫制度示意圖。圖3為本專利技術實施例提供的檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法中試樣未開始收縮的示意圖。圖4為本專利技術實施例提供的檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法中試樣開始收縮的示意圖。圖5為本專利技術實施例提供的檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法中試樣形成初渣未流出的示意圖。圖6為本專利技術實施例提供的檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法中試樣形成初渣流出的示意圖。圖7為本專利技術實施例提供的檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法中試樣收縮未結束的示意圖。圖8為本專利技術實施例提供的檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法中試樣收縮結束的示意圖。具體實施方式參見圖1，本專利技術實施例提供的一種檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法，包括鐵礦石預還原、制樣、成型、裝樣、實驗及數據采集和數據分析等工藝步驟，具體操作步驟如下：1、鐵礦石預還原。對鐵礦石按照國標GB/T13241—91的規定進行預還原，實驗后利用氮氣對高溫試樣進行氣氛保護直至降到室溫，防止試樣再氧化。2、制樣。將還原好的鐵礦石進行破碎，破碎成50-200目的粉狀試樣。3、成型。利用高溫激光標準化的制樣設備和制樣方法將試樣制成Φ1.5mm×1.5mm的圓柱形試樣。4、裝樣。將制成的圓柱形試樣放入裝有鉑金墊片的Φ8mm×4mm的Al2O3坩堝內，并將Al2O3坩堝放入高溫激光共焦顯微鏡的高溫金相加熱爐中。5、實驗及數據采集。在氬氣氣氛保護下，參見圖2，以2.5℃/s的升溫速度升溫至1400℃，恒溫1min后，以1℃/s的降溫速度降溫至常溫，利用計算機和成像系統實時觀察、記錄試樣隨溫度升高的變化情況，并同步采集實驗過程視頻數據，最后對實驗數據進行存儲。6、數據分析。對采集的數據進行分析，以獲得試樣的軟化開始溫度、軟化結束溫度和渣鐵分離溫度。參見圖3和圖4，為判斷爐料開始軟化溫度的示意圖。其中圖3是在溫度為945℃下拍攝，圖4是在溫度為976℃下拍攝，從圖中可以發現，在溫度為945℃時，試樣未開始收縮；當在溫度達到976℃時，試樣開始收縮，所以可確定出試樣開始軟化的溫度為976℃。參見圖5和圖6，為判斷爐料中初渣可自由流動溫度的示意圖。其中圖5是在溫度為992℃下拍攝，圖6是在溫度為1174℃下拍攝，從圖中可以發現，在溫度為992℃時，試樣形成初渣但未有透明液體從試樣中流出；當溫度為1174℃時，開始有透明液體從試樣中流出，所以可以確定爐料的初渣自由流動的溫度為1174℃。參見圖7和圖8，為判斷爐料軟化結束溫度的示意圖。其中圖7是在溫度為1387℃下拍攝，圖8是在溫度為1396℃下拍攝，從圖中可以發現，在溫度為1387℃時，試樣收縮未結束；當溫度到達1396℃時試樣的收縮停止，所以可以確定試樣軟化結束的溫度為1396℃。在高爐煉鐵過程中，軟化開始溫度越高，說明軟融帶起始位置越低，塊狀帶越長，有利于提高高爐透氣性。軟化結束溫度越低，在軟化開始溫度不變的條件下，可降低軟化區間，提高高爐的透氣性。而初渣的形成是優化爐料結構改善綜合爐料冶金性能的前提，初渣的可流動性可使不同爐料間的冶金性能差距減小，并提高綜合爐料的冶金性能。所以利用該專利技術，可以對含鐵原料的軟化開始溫度、軟化終了溫度和初渣自由流動溫度進行準確測量，并對比不同含鐵原料的高溫冶金性能間的差異，為優化爐料結構提供重要依據。含鐵原料實驗溫度節點總結見表1。表1含鐵原料實驗溫度節點總結軟化開始軟化終了渣相流出溫度軟化區間含鐵原料97613961174420最后所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本專利技術的技術方案而非限制，盡管參照實例對本專利技術進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本專利技術的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本專利技術技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法，其特征在于，采用高溫激光共焦顯微鏡對整個升溫過程中還原后的礦石的收縮和熔化行為進行連續觀察，從而獲取鐵礦石的高溫冶金性能，其工藝步驟包括：(1)將鐵礦石進行預還原；(2)將還原好的鐵礦石破碎成粉狀；(3)將粉狀鐵礦石制成圓柱形試樣；(4)將圓柱形試樣放入裝有鉑金墊片的坩堝內，然后將坩堝放入高溫激光共焦顯微鏡的高溫金相加熱爐中；(5)按設計好的升溫制度對坩堝中的試樣加熱，利用計算機和成像系統對試樣實時觀察，并同步采集實驗過程視頻；(6)對采集的實驗過程視頻進行分析，獲得試樣軟化開始溫度、軟化結束溫度和渣鐵分離溫度。

【技術特征摘要】
1.一種檢測高爐用含鐵原料軟熔性能的方法，其特征在于，采用高溫激光共焦顯微鏡對整個升溫過程中還原后的礦石的收縮和熔化行為進行連續觀察，從而獲取鐵礦石的高溫冶金性能，其工藝步驟包括：(1)將鐵礦石進行預還原；(2)將還原好的鐵礦石破碎成粉狀；(3)將粉狀鐵礦石制成圓柱形試樣；(4)將圓柱形試樣放入裝有鉑金墊片的坩堝內，然后將坩堝放入高溫激光共焦顯微鏡的高溫金相加熱爐中；(5)按設計好的升溫制度對坩堝中的試樣加熱，利用計算機和成像系統對試樣實時觀察，并同步采集實驗過程視頻；(6)對采集的實驗過程視頻進行...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫健，馬澤軍，陳輝，武建龍，裴元東，徐萌，張勇，張殿偉，
申請(專利權)人：首鋼總公司，
類型：發明
國別省市：北京;11