一种检测高炉用含铁原料软熔性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种检测高炉用含铁原料软熔性能的方法，属于炼铁原料性能检测技术领域，该方法将预还原并制样后的铁矿石放在高温激光共焦显微镜的高温金相加热炉中加热，通过实时观察铁矿石试样在高温下的状态变化，可以直观、准确的分析获得铁矿石的软化开始温度、软化终了温度和初渣自由流动温度，从而获得了铁矿石在高炉演变过程中更加全面的冶金性能数据，为提高原料质量和稳定高炉生产提供了重要依据。

【技术实现步骤摘要】
一种检测高炉用含铁原料软熔性能的方法
本专利技术属于炼铁原料性能检测
，特别是涉及一种检测高炉用含铁原料软熔性能的方法。
技术介绍
原料在高炉的软熔带中软化并熔化，在软熔带中煤气只能通过焦炭来向上运动，所以软熔带直接影响着高炉的透气性，同时软熔带形成的位置和形状又决定着高炉块状带煤气的分布，从而影响着煤气利用率，由此可见软熔带对高炉冶炼有十分重要的影响。然而，高炉内软熔带形状及位置，原则上取决于高炉操作条件及原料的高温冶金性能。因此，许多学者均对铁矿石的软熔性能进行了广泛的研究。近年来，在研究炉料的软熔性能时，多采用熔滴实验进行分析。熔滴实验中，通过对样品升温过程中，温度、料层高度和料层中压差的连续记录，并利用试样的固定收缩率的温度来代表试样的软化开始温度、软化终了温度，用气流压差陡升的温度来代表熔融开始温度，用第一滴液相滴下的温度来代表滴落温度，最后利用所获得的以上指标对炉料的冶炼性能进行评价。这些指标虽然涵盖了铁矿石从固态到液态的全部过程，但有许多不足之处。首先，基于实验条件的限制，在实验过程中不能对试样进行实时观察，仅能将料层收缩10％和40％的温度定义为软化开始温度和软化终了温度，并以此来计算推测软化温度区间，这显然不够准确；其次，还原后的铁矿石的熔融温度应该是一个区间，由于还原后的铁矿石是由渣相和还原后的铁相构成的，熔融开始温度应为渣相中熔点较低物相开始熔化的温度，而且气流压差陡升的温度应视为液相大量流出的温度，然而基于实验条件的限制，只能利用此温度来代替熔融开始温度，这是不够准确的；而且，熔滴实验不能对单种矿还原后所形成的初渣自由流动能力进行评价。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够直观、准确检测高炉用含铁原料软熔性能的方法，以获得高炉用含铁原料的高温冶金性能数据。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种检测高炉用含铁原料软熔性能的方法，采用高温激光共焦显微镜对整个升温过程中还原后的矿石的收缩和熔化行为进行连续观察，从而获取铁矿石的高温冶金性能，其工艺步骤包括：(1)将铁矿石进行预还原；(2)将还原好的铁矿石破碎成粉状；(3)将粉状铁矿石制成圆柱形试样；(4)将圆柱形试样放入装有铂金垫片的坩埚内，然后将坩埚放入高温激光共焦显微镜的高温金相加热炉中；(5)按设计好的升温过程对坩埚中的试样加热，利用计算机和成像系统对试样实时观察，并同步采集实验过程视频；(6)对采集的实验过程视频进行分析，获得试样软化开始温度、软化结束温度和渣铁分离温度。进一步地，所述设计好的升温制度是以2.5℃/s的升温速度升温至1400℃，恒温1min后，以1℃/s的降温速度降温至常温。进一步地，在所述升温过程中，将试样由静止不动到开始向试样中心收缩时的温度定义为软化开始温度。进一步地，在所述升温过程中，将试样不再收缩时的温度定义为软化结束温度。进一步地，在所述升温过程中，将试样有透明液体流出时的温度定义为初渣自由流动温度。本专利技术提供的检测高炉用含铁原料软熔性能的方法，将预还原并制样后的铁矿石放在高温激光共焦显微镜的高温金相加热炉中加热，通过实时观察铁矿石试样在高温下的状态变化，可以直观、准确的分析获得铁矿石的软化开始温度、软化终了温度和初渣自由流动温度，从而获得了铁矿石在高炉演变过程中更加全面的冶金性能数据，为提高原料质量和稳定高炉生产提供了重要依据。附图说明图1为本专利技术实施例提供的检测高炉用含铁原料软熔性能的方法的流程图。图2为本专利技术实施例提供的检测高炉用含铁原料软熔性能的方法中升温制度示意图。图3为本专利技术实施例提供的检测高炉用含铁原料软熔性能的方法中试样未开始收缩的示意图。图4为本专利技术实施例提供的检测高炉用含铁原料软熔性能的方法中试样开始收缩的示意图。图5为本专利技术实施例提供的检测高炉用含铁原料软熔性能的方法中试样形成初渣未流出的示意图。图6为本专利技术实施例提供的检测高炉用含铁原料软熔性能的方法中试样形成初渣流出的示意图。图7为本专利技术实施例提供的检测高炉用含铁原料软熔性能的方法中试样收缩未结束的示意图。图8为本专利技术实施例提供的检测高炉用含铁原料软熔性能的方法中试样收缩结束的示意图。具体实施方式参见图1，本专利技术实施例提供的一种检测高炉用含铁原料软熔性能的方法，包括铁矿石预还原、制样、成型、装样、实验及数据采集和数据分析等工艺步骤，具体操作步骤如下：1、铁矿石预还原。对铁矿石按照国标GB/T13241—91的规定进行预还原，实验后利用氮气对高温试样进行气氛保护直至降到室温，防止试样再氧化。2、制样。将还原好的铁矿石进行破碎，破碎成50-200目的粉状试样。3、成型。利用高温激光标准化的制样设备和制样方法将试样制成Φ1.5mm×1.5mm的圆柱形试样。4、装样。将制成的圆柱形试样放入装有铂金垫片的Φ8mm×4mm的Al2O3坩埚内，并将Al2O3坩埚放入高温激光共焦显微镜的高温金相加热炉中。5、实验及数据采集。在氩气气氛保护下，参见图2，以2.5℃/s的升温速度升温至1400℃，恒温1min后，以1℃/s的降温速度降温至常温，利用计算机和成像系统实时观察、记录试样随温度升高的变化情况，并同步采集实验过程视频数据，最后对实验数据进行存储。6、数据分析。对采集的数据进行分析，以获得试样的软化开始温度、软化结束温度和渣铁分离温度。参见图3和图4，为判断炉料开始软化温度的示意图。其中图3是在温度为945℃下拍摄，图4是在温度为976℃下拍摄，从图中可以发现，在温度为945℃时，试样未开始收缩；当在温度达到976℃时，试样开始收缩，所以可确定出试样开始软化的温度为976℃。参见图5和图6，为判断炉料中初渣可自由流动温度的示意图。其中图5是在温度为992℃下拍摄，图6是在温度为1174℃下拍摄，从图中可以发现，在温度为992℃时，试样形成初渣但未有透明液体从试样中流出；当温度为1174℃时，开始有透明液体从试样中流出，所以可以确定炉料的初渣自由流动的温度为1174℃。参见图7和图8，为判断炉料软化结束温度的示意图。其中图7是在温度为1387℃下拍摄，图8是在温度为1396℃下拍摄，从图中可以发现，在温度为1387℃时，试样收缩未结束；当温度到达1396℃时试样的收缩停止，所以可以确定试样软化结束的温度为1396℃。在高炉炼铁过程中，软化开始温度越高，说明软融带起始位置越低，块状带越长，有利于提高高炉透气性。软化结束温度越低，在软化开始温度不变的条件下，可降低软化区间，提高高炉的透气性。而初渣的形成是优化炉料结构改善综合炉料冶金性能的前提，初渣的可流动性可使不同炉料间的冶金性能差距减小，并提高综合炉料的冶金性能。所以利用该专利技术，可以对含铁原料的软化开始温度、软化终了温度和初渣自由流动温度进行准确测量，并对比不同含铁原料的高温冶金性能间的差异，为优化炉料结构提供重要依据。含铁原料实验温度节点总结见表1。表1含铁原料实验温度节点总结软化开始软化终了渣相流出温度软化区间含铁原料97613961174420最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参照实例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测高炉用含铁原料软熔性能的方法，其特征在于，采用高温激光共焦显微镜对整个升温过程中还原后的矿石的收缩和熔化行为进行连续观察，从而获取铁矿石的高温冶金性能，其工艺步骤包括：(1)将铁矿石进行预还原；(2)将还原好的铁矿石破碎成粉状；(3)将粉状铁矿石制成圆柱形试样；(4)将圆柱形试样放入装有铂金垫片的坩埚内，然后将坩埚放入高温激光共焦显微镜的高温金相加热炉中；(5)按设计好的升温制度对坩埚中的试样加热，利用计算机和成像系统对试样实时观察，并同步采集实验过程视频；(6)对采集的实验过程视频进行分析，获得试样软化开始温度、软化结束温度和渣铁分离温度。

【技术特征摘要】
1.一种检测高炉用含铁原料软熔性能的方法，其特征在于，采用高温激光共焦显微镜对整个升温过程中还原后的矿石的收缩和熔化行为进行连续观察，从而获取铁矿石的高温冶金性能，其工艺步骤包括：(1)将铁矿石进行预还原；(2)将还原好的铁矿石破碎成粉状；(3)将粉状铁矿石制成圆柱形试样；(4)将圆柱形试样放入装有铂金垫片的坩埚内，然后将坩埚放入高温激光共焦显微镜的高温金相加热炉中；(5)按设计好的升温制度对坩埚中的试样加热，利用计算机和成像系统对试样实时观察，并同步采集实验过程视频；(6)对采集的实验过程视频进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙健，马泽军，陈辉，武建龙，裴元东，徐萌，张勇，张殿伟，
申请(专利权)人：首钢总公司，
类型：发明
国别省市：北京;11