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《包鋼科技雜志》2016年第3期

摘要:

針對包鋼煉鐵廠燒結熔劑結構情況，進行了燒結配加煅燒白云石的試驗室試驗。研究了煅燒白云石與消化輕燒白云石對燒結礦性能的影響。結果表明:煅燒白云石替代輕燒白云石，燒結工藝指標無明顯變化;燒結礦的低溫還原粉化指數(+3．15mm)提高5．3個百分點;初始軟化溫度升高，軟化區間縮窄22℃，熔融區間縮窄20℃;燒結礦高溫冶金性能總體趨好。

關鍵詞:

煅燒白云石;消化輕燒白云石;MgO;燒結礦

燒結中添加含MgO熔劑能抑制β－2CaO·SiO2的晶格畸變，降低燒結礦在高爐內的低溫還原粉化率、提高燒結礦的軟化溫度［1－2］。此外，在高爐入爐料Al2O3含量較高的條件下，提高燒結礦中MgO含量還有利于改善爐渣的流動性，從而提高其脫硫能力［3］。因此，含MgO熔劑在燒結過程中已得到廣泛應用。常見的MgO熔劑包括:白云石、菱鎂石、橄欖石、蛇紋石、輕燒白云石等［4］，其中，又以白云石或輕燒白云石最為常用。由于礦物結構的差異，這些熔劑對于燒結效果的影響也各有不同。使用白云石作為燒結熔劑時，其中碳酸鹽的分解將消耗額外熱量，從而使得燃料消耗增加［5］。燒結礦中的氧化鎂是高爐爐渣中氧化鎂的主要來源，包鋼煉鐵廠一燒和三燒車間配加消化輕燒白云石，四燒車間配加白云石。為了改善高爐冶煉過程，燒結礦氧化鎂質量分數為2．2%(四燒)和2．3%(一燒和三燒車間)。

1．不同鎂質熔劑性能對比

煅燒白云石、輕燒白云石和白云石都是鈣和鎂化合物。白云石和輕燒白云石化學組成很相近，但輕燒白云石含鎂稍高，成本也較高。橄欖石、鎂橄欖石及蛇紋石都是酸性熔劑，適于以低硅進口粉為主、燒結礦硅偏低的提鎂燒結。菱鎂石和水鎂石煅燒后含氧化鎂特別高，使用少量就可較多的提高燒結礦中氧化鎂的質量分數見表1。對于包鋼而言，煅燒白云石與輕燒白云石和白云石粉相比，煅燒白云石有幾個方面的特點:

(1)煅燒白云石是熟料，有利于降低燒結的燃耗，有利于節約生產成本。

(2)煅燒白云石粒級比較細，在燒結混合料中分布更均勻，有利于煅燒白云石中氧化鈣和氧化鎂與其他成分的充分反應，燒結礦的成礦更好。

(3)煅燒白云石消化后放熱，能提高混合料料溫，而且其比表面積大，黏性好，有利于混合料造球。在堿度相對較低的情況下，配加煅燒白云石可以彌補因減少(或取消)生石灰配量所致混合料的預熱、制粒等方面的不足。CaO+H2O→Ca(OH)2+157．43kJ/molMgO+H2O→Mg(OH)2+37kJ/mol消化輕燒白云石的w(MgO)平均為23．7%，煅燒白云石的w(MgO)30．0%左右、w(CaO)50%～55%。以MgO當量計算，每公斤消化輕燒白云石相當于0．79kg煅燒白云石。以三燒為例2015年1—10月，消化輕燒白云石單耗為60kg/t左右，需要47．4kg/t煅燒白云石替代，以其w(MgO)30．0%、w(CaO)52%計算，則含CaO24．65kg(相當于w(CaO)82%生石灰30．06kg);另含MgO14．19kg(0．355molMgO，其消化放熱相當于0．0834molCaO，相當于4．67kgCaO。)相當于w(CaO)82%生石灰5．70kg。因此煅燒白云石替代生石灰和輕燒白云石后，其熱當量仍相當于35．76kg左右生石灰配比，完全滿足燒結工藝需求。

2燒結杯試驗

燒結杯試驗的鐵料及熔劑配置結構及工藝指標見表2、表3。基準點、試驗點返礦平衡系數均為1.06。由表3可以看出，采用煅燒白云石替代生石灰+輕燒白云石后，燒結垂速略低于基準點，利用系數降低0．06t/(m2·h)，下降4．62%;固體燃耗降低0．03kg/t;燒結礦轉鼓強度指標升高2．00個百分點。綜合理論分析和燒結杯工藝試驗，可以認為煅燒白云石替代生石灰+輕燒白云石后燒結工藝指標無明顯變化。

3冶金性能分析

燒結礦化學組成及冶金性能分別見表4和表5。由表5分析如下:

(1)用煅燒白云石替代生石灰加輕燒白云石，燒結礦的還原性無變化，低溫還原粉化指數(+3．15mm)提高5．3個百分點;

(2)用煅燒白云石替代生石灰加輕燒白云石，初始軟化溫度(T4和T10)升高，軟化區間縮窄22℃，熔融區間縮窄20℃;

(3)用煅燒白云石替代生石灰加輕燒白云石，燒結礦高溫冶金性能總體趨好。

4巖相

兩個試樣基本類似，組分和顯微結構差異不大，主要以磁鐵礦和液相構成的斑狀結構及磁鐵礦和鐵酸鈣構成的熔蝕交織結構為主，且兩者都有液相局部富集出現。與基準點相比，試驗點的礦化程度較高，玻璃質含量較少，燒結礦礦物組成見表6。

5結論

(1)60mm后Q690D鋼經930℃淬火，板厚1/4處為細小的板條馬氏體組織和少量貝氏體，500～640℃回火所得到的都是保留馬氏體位向的索氏體組織。(2)隨著回火溫度的升高，鋼的強度呈下降趨勢，伸長率A先升高后降低再升高，基本上在15%～18%之間，－20℃、－40℃沖擊功先降低后升高，于500～600℃出現第二類回火脆性。(3)實驗鋼的最佳回火溫度為640℃，此時Rp0．2=791MPa，Rm=845MPa，A=18．0%，KV2(－20℃)=154J，KV2(－40℃)=126J。

參考文獻：

［1］盧峰，康健，王超，等．回火溫度對Q960級高強結構鋼組織及力學性能的影響［J］．鋼鐵，2012，47(2):92－95．

［2］段爭濤，李艷梅，朱伏先，等．淬火溫度對Q690D高強鋼組織和力學性能的影響［J］．金屬熱處理，2012，37(2):81－85．

［3］GB/T228—2010，金屬材料抗伸試驗第1部分:室溫試驗方法［S］．

［4］GB/T229—2007，金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法［S］．

［5］康健，盧峰，王超，等．工程機械用Q960鋼的調質熱處理工藝［J］．機械工程材料，2012，36(1):7－10．

［6］劉宗昌，任慧平，宋義全，等．金屬固態相變教程(第2版)［M］．北京:冶金工業出版社。2011．

作者:廉華 段祥光 趙長奕 李智新 馬新宇 單位:內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司煉鐵廠