爐渣熔化性

爐渣的熔化性能表示爐渣熔化的難易程度。若爐渣需要在較高溫度下才能熔化，稱為難熔爐渣；相反，則稱為易熔爐渣。爐渣的熔化性通常用其熔化溫度和熔化性溫度來表示。

基本介紹

• 中文名：爐渣熔化性
• 定義：爐渣熔化的難易程度
• 分類：難熔爐渣和易熔爐渣
• 溶化性：熔化溫度和熔化性溫度
• 類型：爐渣

爐渣的熔化溫度

爐渣的熔化溫度是過熱的液體爐渣冷卻過程中開始結晶時的溫度，或固體爐渣加熱時晶體完全消失的溫度，也就是狀態圖上的液相線溫度。高爐渣的成分主要是四種氧化物：CaO、、，和MgO。由於四元相圖表示方法複雜，所以圖5—3～圖5—5採用組分，質量分數分別固定為5%、10%、20%的三元相圖，坐標軸刻度加上的量正好為100%。

實際高爐渣除四元之外還有其他成分，其處理方法有兩種：一是只取CaO、、，和MgO四元數值，捨棄其他成分，並把四元折算成100%後再查圖；二是把性質相似的成分進行合併，如MnO、FeO併入CaO中，最後合併成CaO、、、MgO四元再查圖。查出的熔化溫度值比實際爐渣成分完全熔化的液相溫度要低100～200。C，但與實際爐渣出爐時的溫度基本相似。

熔化溫度只表明爐渣加熱時晶體完全消失、變成均勻液相時的溫度。但有的爐渣(特別是酸性渣)在均一液相下也不能自由流動，仍然十分黏稠，不能滿足高爐正常生產的要求。所以，熔化溫度並不等於爐渣自由流動的溫度，由此提出一個新的概念——熔化性溫度。

爐渣的熔化性溫度

爐渣熔化之後能自由流動的溫度稱為熔化性溫度。有的爐渣雖然熔化溫度不高，但熔化之後卻不能自由流動，仍然十分黏稠，只有把溫度進一步提高到一定程度之後，才能達到自由流動的狀態。因此，為了保證高爐的正常生產，只了解爐渣的熔化溫度還不夠，還必須了解爐渣自由流動的溫度，即熔化性溫度。熔化性溫度把熔化和流動聯繫起來考慮，能較確切地表明爐渣由自由流動變為不能自由流動時的溫度值，這就克服了熔化溫度的局限性。

熔化性溫度是通過繪製爐渣黏度一溫度曲線的方法來確定的，如圖5—1所示。對於成分為A的爐渣，曲線A有明顯的轉折點f，通常我們就把f點所對應的溫度作為該爐渣的熔化性溫度；對於成分為B的爐渣，曲線曰沒有明顯的轉折點，通常就把其黏度值為2．0～2．5Pa·s的點e所對應的溫度作為該爐渣的熔化性溫度，因為爐渣自由流動的最大黏度為2．0～2．5Pa·s。有時，也用橫坐標作黏度一溫度曲線的“45°切線”來確定熔化性溫度，把45°斜線與黏度一溫度曲線的相切點作為熔化性溫度。

爐渣的穩定性

爐渣的穩定性是指爐渣成分和溫度發生變化時，其熔化性溫度和黏度是否保持穩定。穩定性好的爐渣，遇到高爐原料成分波動或爐內溫度變化時，仍能保持良好的流動性，從而維持高爐正常生產。穩定性差的爐渣，則經不起爐內溫度和爐渣成分的波動，黏度發生劇烈的變化而引起爐況不順。高爐生產要求爐渣具有較高的穩定性。

爐渣的穩定性分為熱穩定性和化學穩定性。熱穩定性可以通過爐渣黏度一溫度曲線轉折點溫度(即熔化性溫度)的高低和轉折的緩急程度(即長渣、短渣)來判斷，而化學穩定性則可以通過等黏度曲線和等熔化溫度曲線隨成分變化的梯度來判斷。

爐渣穩定性影響爐況穩定性。使用穩定性差的爐渣容易引起爐況波動，給高爐操作帶來困難。

爐渣的黏度

爐渣黏度對冶煉的影響

爐渣黏度直接關係到爐渣流動性的好壞，也直接影響著高爐順行、生鐵質量、爐牆侵蝕程度、爐前放渣操作等，所以，爐渣黏度是高爐工作者十分關心的一個指標。

爐渣黏度是與流動性相反的概念，它是指流動速度不同的兩個液層間的內摩擦係數。黏度越低，流動性越好。高爐上用Pa·S(帕秒)來表示爐渣黏度，一般希望高爐渣的黏度為0．2～0．6Pa·S。

黏度大的爐渣，會增加爐料下降的阻力，降低煤氣從下向上的通過能力，使爐料透氣性變壞；另外，黏度過大的爐渣流動慢，加熱時間長，有利於提高爐溫，但不利於高爐順行。而黏度過小的爐渣，流動性很好，有利於順行，但不利於提高爐缸溫度。因此在實際操作中，二者要綜合考慮，爐渣黏度要適宜。

影響爐渣黏度的因素

影響爐渣黏度的因素主要是溫度和爐渣成分。

A 溫度

爐渣黏度隨溫度升高都是降低的，流動性變好。但對長渣與短渣而言則有所不同，一般短渣在高於熔化性溫度後，黏度較低，變化不大；而長渣在高於熔化性溫度後，黏度仍隨溫度的升高而降低，但一般其黏度值高於短渣，這可以用爐渣的離子結構理論加以解釋。

B 爐渣成分

(1)鹼度的影響。CaO與是決定爐渣性能的主要成分，二者之和常高達70%以上。原料條件不變時，鹼度在一定程度上決定了爐渣的熔化性、黏度和脫硫能力。從實際情況和實驗得知：爐渣w(CaO)/w()的值在0．8～1．2之間時黏度最低，之後繼續增加鹼度，黏度急劇升高；當W(CaO)/w()<0．8時，隨鹼度的降低，黏度也升高。

(2)MgO的影響。在一定範圍內，隨著爐渣中MgO的增加其黏度下降。當MgO含量不超過10%時，能降低黏度。由於爐渣中MgO的含量提高后，爐渣黏度受鹼度提高的影響將明顯減少，所以，從改善爐渣流動性、提高穩定性的觀點看，爐渣中含6%～8%的MgO是非常必要的。這種渣在爐溫和渣中其他成分變化時，仍然能保持良好的流動性，有利於高爐順行，並能充分發揮爐渣的去硫作用。

(3)的影響。有助熔作用，加入到鹼度高的渣中能降低黏度。當w()>15%時，隨著含量的增加，爐溫的熔化性溫度和黏度升高。但對於小高爐，易引起爐缸堆積。

(4)FeO和MnO的影響(二者對渣黏度和熔化性的影響相類似，但FeO對酸性渣黏度的影響較強烈，而MnO對鹼性渣黏度的影響較大)。FeO能顯著降低爐渣黏度。一般終渣含FeO很少，約0．5%，影響不大。FeO的影響主要表現在初渣及其在下降過程中，初渣中過高的FeO會使渣的熔化溫度和黏度上升，影響高爐順行。冶煉煉鋼生鐵時，對錳含量不做要求。對難熔爐渣，MnO具有較強的稀釋作用，正因如此，有時高爐在操作中加錳礦，以去除黏結在爐牆上和堆積在爐缸內的難熔爐渣。

(5)的影響。能顯著降低渣的熔化溫度和黏度，即能促進CaO的熔化，同時還能與CaO形成低熔點(1386℃)的共熔體，消除渣中難熔的組分。因此，含氟的爐渣熔化性溫度低，流動性好，在爐渣鹼度很高時(R=1．5～3．0)，仍能保持良好的流動性。高爐生產常用螢石作洗爐劑，但要避免經常使用大量螢石洗爐，以減少對爐襯的侵蝕。

(6)CaS的影響。渣中w(CaS)<7%時，能降低黏度，原因可能是CaO與S生成了CaS，降低了爐渣的實際鹼度，從而降低了熔化溫度和黏度；對酸性渣，增加CaS反而會使黏度升高。

(7)的影響。當鹼度為0．8～1．4、含量在10%～20%的範圍內時，鈦渣的熔化性溫度在1300～1400℃之間，1500℃溫度下其黏度在5Pa·s以下。鹼度相同時，爐渣熔化性溫度隨含量的增加而升高，但黏度隨含量的增加而降低。由此看來，鈦渣在高爐內有自動變稠的特性，這是由於TiN和TiC不能熔化的緣故，它們常呈彌散狀懸浮於爐渣中，致使爐渣變稠而失去流動性，影響脫硫和正常的出鐵、出渣。因此，冶煉釩鈦礦時必須防止的還原。目前採取的方法是，向爐缸渣層中噴射空氣或礦粉，造成氧化氣氛，以阻止或減少的還原，消除爐渣稠化，保證高爐的正常生產。