“两步法”重构钢渣物相变化特征及黏度调控机制_甄常亮.pdf

第5 8卷 第7期 2 0 2 3年7月钢 铁I r o na n dS t e e lV o l.5 8,N o.7,p 1 4 4-1 5 3 J u l y2 0 2 3 D O I:1 0.1 3 2 2 8/j.b o y u a n.i s s n 0 4 4 9-7 4 9 x.2 0 2 3 0 0 4 0“两步法”重构钢渣物相变化特征及黏度调控机制甄常亮1,程翠花2,张巧荣1,赵 凯1(1.华北理工大学冶金与能源学院,河北 唐山0 6 3 2 1 0;2.河钢集团唐钢公司技术中心,河北 唐山0 6 3 0 0 0)摘 要:针对“改质+还原”两步法钢渣在线重构工艺过程涉及的物相与黏度协同调控问题,采用F a c t S a g e模拟软件对S i O2-C a O-M g O-A l2O3-F exO五元渣系物相组成和液相区分布进行研究,并结合黏度试验及修正后的E i n-s t e i n-R o s c o e公式对渣系的黏度进行了分析,确定各成分含量变化对重构不同阶段熔渣的物相及黏度的影响规律。结果表明,钢渣主要物相包括金属氧化物、硅酸盐类、铝酸镁、镁硅钙石(C a3M g S i2O8)等,铁元素以C a2F e2O5、F e3O4、F e O形式存在,自由C a O质量分数由2.4 9%至5.8 1%不等;提高酸性改质剂比例,改质渣析出物相以铝酸钙、硅酸二钙、偏硅酸钙、铝黄长石(C a2A l2S i O7)、钙长石(C a2A l2S i2O8)类物相为主,后期铝酸镁完全消失,转变为C a2A l2S i O7和C a M g2A l1 6O2 7;还原阶段铁氧化物不断还原为金属铁与渣相分离,提铁尾渣中堇青石(M g2A l4S i5O1 8)和辉石类物相析出范围增大,当碱度由1.4 7降低至0.9 5时,偏硅酸钙和钙长石析出显著增多,自由C a O完全消解。改质剂的加入使钢渣的熔化性温度由14 5 0以上显著降低至13 3 0,F e O、M g O含量增加可降低熔化性温度、改善熔渣流动性,而碱度和A l2O3的影响规律恰好相反;还原阶段尾渣碱度、F e O质量分数对熔化性温度影响显著,碱度为0.9 5、F e O质量分数为3.6 9%时,尾渣熔化性温度约为13 5 0,F e O质量分数降低至0时尾渣熔化性温度提高了约2 7,需保证供热以克服流动性恶化问题并满足还原耗热;M g O和A l2O3质量分数对熔化性温度影响不大。综上,基于适宜的渣系成分及工艺调控,“两步法”重构钢渣方案可以满足熔池内物相反应及均质行为对熔渣流动性的要求。关键词:钢渣;重构;改质;还原;物相;黏度文献标志码:A 文章编号:0 4 4 9-7 4 9 X(2 0 2 3)0 7-0 1 4 4-1 0P h a s e c h a n g e c h a r a c t e r i s t i c sa n dv i s c o s i t yr e g u l a t i o nm e c h a n i s md u r i n g t w o-s t e p s t e e l s l a gr e c o n s t r u c t i o np r o c e s sZ HE NC h a n g l i a n g1,CHE NGC u i h u a2,Z HANGQ i a o r o n g1,Z HAOK a i1(1.S c h o o l o fM e t a l l u r g ya n dE n e r g y,N o r t hC h i n aU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,T a n g s h a n0 6 3 2 1 0,H e b e i,C h i n a;2.T e c h n i c a lC e n t r e,H B I SG r o u pT a n gS t e e lC o m p a n y,T a n g s h a n0 6 3 0 0 0,H e b e i,C h i n a)基金项目:中央引导地方科技发展资金资助项目(2 2 6 Z 3 8 0 2 G)作者简介:甄常亮(1 9 8 3),男,博士,高级工程师;E-m a i l:z h e n c h a n g l i a n g a l i y u n.c o m;收稿日期:2 0 2 3-0 2-0 2通信作者:赵 凯(1 9 8 1),男,博士,教授;E-m a i l:h e r o z k 1 6 3.c o mA b s t r a c t:A i m i n gt h ep r o b l e mo f s y n e r g e t i cc o n t r o l o np h a s e sa n dv i s c o s i t yd u r i n gt h e m o d i f i c a t i o na n dr e d u c t i o n t w o-s t e ps t e e l s l a go n l i n er e c o n s t r u c t i o np r o c e s s,p h a s e sa n dv i s c o s i t yo fS i O2-C a O-M g O-A l2O3-F exO m u l t i-m o l t e ns l a gw e r ed i s c u s s e db yu s i n gF a c t s a g es i m u l a t i o ns o f t w a r e,v i s c o s i t yt e s ta n dr e v i s e dE i n s t e i n-R o s c o ef o r m u l a,t h e nt h e i n f l u e n c eo f e a c hc o m p o n e n t c o n t e n t v a r i a t i o no np h a s e s a n dv i s c o s i t yo f s t e e l s l a gw a r e c o n f i r m e da t d i f f e r e n t r e-c o n s t r u c t i o ns t a g e s.T h e r e s u l t s s h o wt h a t,t h em a i np h a s e s o f s t e e l s l a g i n c l u d em e t a l o x i d e s,s i l i c a t e s,m a g n e s i u ma-l u m i n a t e,m e r w i n i t e(C a3M g S i2O8)a n ds oo n,i r o ne x i s t s i nt h e f o r mo fC a2F e2O5,F e3O4a n dF e O,t h em a s sp e r c e n to f f r e eC a Ov a r i e s f r o m2.4 9%t o5.8 1%.T h ep r e c i p i t a t e dp h a s e so fm o d i f i e ds l a ga r em a i n l yc a l c i u ma l u m i n a t e,d i-c a l c i u ms i l i c a t e,c a l c i u m m e t a s i l i c a t e,a l u m i n i u m m e l i l i t e(C a2A l2S i O7)a n da k e r m a n i t e(C a2A l2S i2O8)w h e nt h ep r o-p o r t i o no f a c i dm o d i f i e r i n c r e a s e d,a n dm a g n e s i u ma l u m i n a t e c o m p l e t e l yd i s a p p e a r e da n dt r a n s f o r m e d i n t oC a2A l2S i O7a n dC a M g2A l1 6O2 7i nt h e l a t e r s t a g eo fm o d i f i c a t i o n.T h e i r o no x i d e sa r ec o n t i n u o u s l yr e d u c e dt om e t a l l i c i r o na n ds e p a-r a t e df r o mt h es l a gp h a s e i n r e d u c t i o ns t a g e,t h er a n g eo f c o r d i e r i t e(M g2A l4S i5O1 8)a n dp y r o x e n ep h a s ep r e c i p i t a t i o ni n c r e a s e s i nt a i l i n g sa f t e r i r o ne x t r a c t i o n,a n da s t h eb a s i c i t yd e c r e a s i n gf r o m1.4 7t o0.9 5,c a l c i u m m e t a s i l i c a t ea n da n o r t h i t e i n c r e a s es i g n i f i c a n t l y,a n d f r e eC a Ow a sd i g e s t e dc o m p l e t e l y.T h em e l t i n g t e m p e r a t u r eo f s t e e l s l a gd e c r e a-s e ss i g n i f i c a n t l yf r o ma b o v e14 5 0 t o13 3 0 w i t ht h ea d d i t i o no fm o d i f i e r,t h em e l t i n gt e m p e r a t u r ew a sd e-c r e a s e da n d t h e l i q u i d i t yw a s i m p r o v e dc a u s e db y t h e i n c r e a s eo fF e Oa n dM g Om a s sp e r c e n t,a l s o t h e r e d u c e db a s i c i-第7期甄常亮,等:“两步法”重构钢渣物相变化特征及黏度调控机制t ya n dA l2O3m a s sp e r c e n t.I nt h er e d u c t i o ns t a g e,t h eb a s i c i t ya n dF e O m a s sp e r c e n to ft h et a i l i n g se f f e c to nt h em e l t i n gt e m p e r a t u r es i g n i f i c a n t l y.T h e m e l t i n gt e m p e r a t u r eo ft h et a i l i n g si sa b o u t13 5 0 w h e nR=0.9 5,w(F e O)=3.6 9%,a n dt h em e l t