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高温冶金性能检测技术的现状

高温冶金性能检测技术的现状. 施金良 重庆市冶金性能检测技术与装备工程中心 2014 年 8 月 08 日. 一. 二. 四. 三. 高温冶金性能检测的意义. 高温冶金性能检测的 内容. 高温冶金性能与高炉生产的关系. 高温冶金性能检测的方法. 五. 我校高温冶金性能检测技术装备介绍. 目 录. 一. 高温冶金性能检测的意义. 1. 铁矿石冶金性能测定的意义 2. 燃料性能检测的意义 3. 渣冶金性能的检测意义 4. 金属液性能检测的意义. 一. 高温冶金性能检测的意义. 1. 铁矿石冶金性能测定的意义

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高温冶金性能检测技术的现状

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  1. 高温冶金性能检测技术的现状 施金良 重庆市冶金性能检测技术与装备工程中心 2014年8月08日

  2. 一 二 四 三 高温冶金性能检测的意义 高温冶金性能检测的内容 高温冶金性能与高炉生产的关系 高温冶金性能检测的方法 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 目 录

  3. 一 高温冶金性能检测的意义 1.铁矿石冶金性能测定的意义 2.燃料性能检测的意义 3.渣冶金性能的检测意义 4.金属液性能检测的意义

  4. 一 高温冶金性能检测的意义 1.铁矿石冶金性能测定的意义 铁矿石是高炉冶炼的基础，高炉冶炼指标的好坏与所用的原料质量是密不可分的。 化学成分： 基础 原料质量： 机械强度： 保证 冶金性能： 关键 稳定： T炉、充沛均匀、炉缸要活跃 高炉操作两大主题： 顺行： 当设备条件一定 时，原料的冶金性能将直接影响稳定和顺行。 操作人员水平一定 因此，检测所用铁矿石的冶金性能具有十分重要的意义

  5. 一 高温冶金性能检测的意义 高喷煤比 反应后强度CSR 焦比 显著降低 反应性指数CRI 大型高炉 2.燃料性能检测的意义 焦 炭 焦炭质量变化对高炉炼铁生产指标的影响率在35%占精料技术水平影响率的一半。 焦炭的热反应性能指标非常重要！

  6. 一 高温冶金性能检测的意义 2.燃料性能检测的意义 煤 粉 煤粉的质量对高炉冶炼的影响非常大，质量不好，未燃煤粉对炉渣的流动性和粘度产生重要影响，在冶炼高钛型钒钛磁铁矿的过程中,未燃煤粉对炉渣冶金性能的影响显得更为重要。

  7. 一 高温冶金性能检测的意义 3.渣冶金性能的检测意义 冶炼就是炼渣！渣的性能直接决定了冶金过程的成本和效率 如：近年来进口矿石，高炉入炉品位大幅度提高使高炉渣量大大减少。渣中氧化铝的含量普遍升高，甚至超出了高炉冶炼时炉渣氧化铝含量低于15%的传统“界限值”。炉渣的流动性能和脱硫性能变差。渣普遍呈现“短渣”特性，加大了高炉操作的难度。

  8. 一 高温冶金性能检测的意义 4.金属液性能检测的意义 金属液的性能 影响脱硫、脱磷和扩散脱氧 影响精炼的效果 影响铸件轮廓的清晰程度 影响热裂形成倾向等

  9. 二 高温冶金性能检测的内容 1.铁矿石性能的检测 2.燃料性能的检测 3.渣性能的检测 4.金属液性能的检测

  10. 二 高温冶金性能检测的内容 1.铁矿石性能的检测 铁矿石的性能及测定种类: 化学性能 化学全分析 爆裂性能(块矿) 物理性能 转鼓性能(烧结矿) 抗压性能(球团矿 ) 还原性能(RI) 低温还原粉化性能(RDI) 冶金性能 熔滴性能 荷重还原软化性能 熔化性能 （冶金性能最重要） 微观鉴定 透射电镜等确定组成

  11. 二 高温冶金性能检测的内容 1.铁矿石性能的检测 铁矿石的性能及测定种类 • 铁矿石低温粉化性能测定 • 铁矿石中温还原性能测定 • 铁矿石软熔、滴落性能的测定 • 球团矿抗压强度的测定 • 球团矿自由膨胀指数的测定 • 球团矿爆裂温度的测定 • 烧结矿转鼓指数的测定 • 烧结矿落下强度的测定

  12. 二 高温冶金性能检测的内容 2.燃料性能的检测 焦炭反应性测定 焦炭反应后强度的测定 煤粉爆炸性测定 煤粉着火点测定

  13. 二 高温冶金性能检测的内容 3.渣性能的检测 • 炉渣粘度的测定 • 炉渣密度的测定 • 炉渣表面张力的测定 • 炉渣熔化温度的测定 • 炉渣结晶温度的测定 • 炉渣导热性能的测定 • 炉渣电导率的测定 • 渣的熔点测定 • 渣的熔速测定 • 渣的脱硫能力测定

  14. 二 高温冶金性能检测的内容 4.金属液性能的检测 • 金属液粘度的测定 • 金属液密度的测定 • 金属液表面张力的测定

  15. 三 高温冶金性能检测的方法 T中 (℃) 500℃ 混合煤气 60分 ≥30分 N2 0.3 室温 0.3 N2 0.9 N2 t (min) 铁矿石的低温还原粉化性能（国标GB/T 13242-91） （模拟高炉上部的煤气、温度等环境条件，用500克试样，根据失重法和转鼓后筛分，计算出铁矿石的低温还原粉化指数。） 1．过程：m0=500g±1粒铁矿石 CO：CO2：N2=20：20：60 转鼓：300±10转 筛分：+6.3 、+3.15 、-0.5方孔筛筛分 称量：>6.3 记为MD1 3.15-6.3 记为MD2 0.5-3.15 记为MD3

  16. 三 高温冶金性能检测的方法 铁矿石的低温还原粉化性能（国标GB/T 13242-91） 2．指标：还原粉化指数用RDI表示 M D1 RDI+6.3= —— ×100 （参考指标） M D0 M D1+M D2 RDI +3.15= ————— × 100 （考核指标） M D0 MD0- (MD1+MD2+MD3) RDI -0 5= ——————————— ×100 （参考指标） MD0

  17. 三 高温冶金性能检测的方法 T中 (℃) 900℃ 降温 ≥30分 煤气：0.9 CO：N2=30：70 180min N2 0.3 室温 0.3 N2 0.9 N2 t (min) 铁矿石的还原性能检测（GB/T13241-91） （模拟高炉中部的煤气、温度等环境条件，根据失重法，计算出铁矿石的还原度和还原度指数） m0=500g±1粒铁矿石， 升温制度如上图所示： m 1： t=0时，恒温，质量 m t： t=t时，质量

  18. 三 高温冶金性能检测的方法 0.11W1 m1－m t R t（%）= ———— + ——————— ×100×100 0.430W2 m0×0.430 W2 式中： m 0 -----试样的质量，g； m 1 -----还原开始试样的质量，g； m t -----还原t min后试样的质量，g； W1-----试验前试样中Fe O的含量，%； W2-----试验前试样中TFe的含量，% 。 m0 Rt (%) m1 m t t (min) t (min) 0 0 t 1．指标： 还原度 (1)还原度的计算：

  19. 三 高温冶金性能检测的方法 2、Rt的物理意义： Oo— O t Rt = —————×100% Oo 假定铁矿石中的铁全部以Fe2O3形式存在，并把这些Fe2O3中 的氧算作100%，还原一定时间后所达到脱氧的程度，以质量百分数表示。 3 Fe2O3+CO = 2 Fe3O4 + CO2 (1) Fe3O4+CO = 3 FeO + CO2 (2) FeO+CO = Fe + CO2 (3) 由 [ (1)式 + 2×(2)式 + 6×(3)式]/ 3 得到(4)式: 3 Fe2O3+9CO = 6 Fe + 9CO2 Fe2O3+3CO = 2 Fe + 3CO2 (4)

  20. 三 高温冶金性能检测的方法 3、还原度指数RI ： 还原3h 后所达到的还原度。 RI = Rt / t=3h （2）还原速率指数（RVI） 1RVI定义： 用原子比 O / Fe 为0.9时（相当于Rt=40%）的还原速率表示。 d R t 33.6 RVI = —— = ———（% / 分） d t t60—t30 式中： t 30------Rt=30%时的时间，min； t 60------Rt=60%时的时间，min； 33．6------常数 理解： Fe2O3 ：O/Fe=1.5 T Fe =70% Fe3O4 ：O/Fe=4/3 T Fe =72.41% FeO ： O/Fe=1/1 T Fe =77.78% FeO0. 9 ：O/Fe=0.9/1 T Fe =79.55%

  21. 三 高温冶金性能检测的方法 T中 (℃) 900℃ 降温 ≥30分 煤气：0.9 CO：N2=30：70 60min N2 0.3 室温 0.3 N2 0.9 N2 T(min) 模拟球团矿在高炉内的气氛下，等温还原过程中自由膨胀，还原前后体积增长的相对值，用体积百分数表示还原膨胀指数。 球团矿还原膨胀指数测定（国标GB/T 13243-91） 1．检测过程： （1）选择18个球团矿 要求圆、光滑、无裂纹、无明显孔洞 （2）测定还原前的体积V0 （3）还原过程 18个球分三层装入特制吊篮，并将吊篮装入还原罐中。 （4）测定还原后的体积V1 升温制度

  22. 三 高温冶金性能检测的方法 球团矿还原膨胀指数测定（国标GB/T 13243-91） 指标： （1）还原膨胀指数（RSI）的定义： 球团矿在等温还原过程中自由膨胀，还原前后体积增长的相对值，用体积百分数表示。 （2）计算公式 V1—V0 RSI = ————— × 100 （%） V0 式中： V0------还原前式样的体积，mL； V1------还原后式样的体积，mL。

  23. 三 高温冶金性能检测的方法 P △H mm △P Pa P = 1.0Kg/cm3 △H 焦炭20mm HA TA H0 △TSA HS 矿石50mm △P TS HM △THS TM T(℃) CO：N2 = 30:70 煤气 （模拟高炉中下部的煤气、温度、压力等环境条件，根据压差、位移变化和渣铁滴落 计算出铁矿石的软化温度，熔化温度，软化温度区间，滴落温度，最大压力等性能参数） 软化性能和熔滴性能 无国家标准，也无国标标准，世界各地做法都不相同，无可比性， 但同一种设备在同一条件下做出的结果对生产具有指导意义。 1.检测过程（模拟高炉过程） 按一定速度升温，受热，T ，被还原、软化、熔化、滴落。 H = f(T) P = f(T)

  24. 三 高温冶金性能检测的方法 软化性能和熔滴性能 2、指标： （1）软化开始温度—TA： △H 压缩率 = ——×100% = 10% 时所对应的温度。 H0 （2）软化终了温度—Ts： 与1/2 △Pmax对应的试样温度 （3）渣铁开始滴落对应的试样温度，用TM表示 （4） 软化温度区间—△TSA △TSA=Ts-TA （5）软熔温度区间—△TMS = TM– TS （6）矿石软熔层的压缩率—B HM - HS B = ————×100% H0 式中： H0 —试样的原始高度，mm Hs—温度为Ts时试样被压缩的高度，mm HM—渣铁开始滴落时试样被压缩的高度，mm （7）试样过程中出现的最大压差：△Pmax 通过该实验，能同时得到软化性能和熔滴性能指标。

  25. 三 高温冶金性能检测的方法 T中 (℃) 1100℃ 降温 CO2 120min 0.3m3/h N2 0.12 m3/h 室温 0.048 N2 T(min) 焦炭在1100度温度下，按照国家标准要求进行反应，根据损失的焦炭质量占反应前焦样总质量百分数，计算出反应性指数。根据转鼓后大于10mm粒级焦炭占反应后残余焦炭的质量百分数计算出反应后强度指数。 焦炭反应性及反应后强度检测（国标GB/T4000-1996） 1．检测过程： （1）称制好的焦样m0=200g±0.5g （2）反应过程 将焦样按要求装入特制的反应罐中。 （3）T≤100℃,称量记为m1 （4）进入焦炭转鼓后，筛分、称量，记为m2 升温制度

  26. 三 高温冶金性能检测的方法 焦炭反应性及反应后强度检测（国标GB/T4000-1996） 2．指标： （1）焦炭反应性（CRI） 焦炭反应性指标已损失的焦炭质量占反应前焦样总质量的百分数表示。 m—m1 RSI = ————— × 100 （%） m 式中： m —焦炭试样质量，g m1—反应后残余焦炭质量，g （2）反应后强度（CSR） 反应后强度指标以转鼓后大于10mm粒级焦炭占反应后残余焦炭的质量百分数表示。 m2 RSI = ————— × 100 （%） m1 式中： m2—转鼓后大于10mm粒级焦炭质量，g

  27. 四 高温冶金性能与高炉生产的关系

  28. 四 高温冶金性能与高炉生产的关系

  29. 四 高温冶金性能与高炉生产的关系

  30. 四 高温冶金性能与高炉生产的关系

  31. 四 高温冶金性能与高炉生产的关系

  32. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 铁矿石熔滴、软熔性能检测系统

  33. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 高温粘度测定系统

  34. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 铁矿石还原性的测定、铁矿石低温还原粉化实验系统

  35. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 BQRD-1炉渣熔化特性测定仪

  36. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 SHTT-Ⅱ型熔化温度测定仪

  37. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 焦炭反应性及反应后强度试验系统

  38. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 球团矿抗压强度测定系统

  39. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 导热性能测定系统

  40. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 烧结实验系统

  41. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 国内的装备现状 （以高温粘度设备为例） • 多年来，没有从根本上进行改进，只是从形式上变化，没有更多从质量、稳定性、重现性、可靠性方面得到改进。 • 标准的修订也是完全为了满足设备生产商的需要而修订 • 吊丝法、基于应变电阻扭矩法的高温粘度设备的稳定性，可靠性非常差 • 没有一个非常专业的研究生产厂家 • 简单的线性化处理ή=K*θ

  42. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 国内现有的解决方案及其弱点 国家标准:吊丝法（YB/185—2001） 丝的形变 高温液体动态干扰 非牛顿流体特性等等… 高温容器 高温溶液 • 问题:精度差，重现性差，稳定性差

  43. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 国外的装备现状（以高温粘度设备为例） • 有很长历史、专业的具有非常高水平研究机构的生产厂家（美国BROOKFIELD公司）

  44. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 建立了高温炉渣和钢水粘度测量的理论模型 • （1）建立了基于非牛顿流体的流变特性和粘度测量计算方法： • （2） 建立了粘度测量值的非线性修正公式： • （3）提出了粘度测量值的定量预报模型：

  45. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 　　对高精度粘度传感器进行精细化设计 • 美国Brookfield公司成为国际顶级粘度测定系统的企业

  46. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍 重庆科技学院2005年与美国BROOKFIELD公司合作，引进了该公司的主要传感器部件，开发出达到国际先进水平的高温粘度测定系统，获得重庆市科技进步奖、国家实用新型专利。在国内数十家钢铁企业和科研院所使用。

  47. 五 我校高温冶金性能检测技术装备介绍

  48. MTLQ系列冶金材料检测设备目录 • 一、钢铁冶金部分 • MTLQ-JT-6焦炭反应性及反应后强度测定系统　　 　　　　　　　 • MTLQ-RD-3热丝法物质熔点、结晶温度测定系统 • MTLQ-SRD-1双丝法物质熔化、结晶过程综合测定系统 • MTLQ-BQ-3半球法熔点测定系统 • MTLQ-MQ-3煤气发生系统 • MTLQ-MT-3木炭干馏系统 • MTLQ-RH-3铁矿石软熔性能测定系统 • MTLQ-HY-6铁矿石还原、粉化性能测定系统 • MTLQ-ND-1吊丝法高温粘度测定系统 • MTLQ-JND-6进口传感器智能高温粘度测定系统 • MTLQ-ZJND-1进口传感器高温物性综合测定系统（粘度、密度、表面张力、电导率、熔化结晶温度）　　　　　　　 • MTLQ-MD-1高温密度测定系统 • MTLQ-ZL-1高温表面张力测定系统 • MTLQ-DD-1高温溶液电导率测定系统 • MTLQ-JJ-1炉渣结晶温度及结晶过程测定系统

  49. MTLQ-LZ-3连铸二冷喷嘴水流密度及冲击压力测定系统 • MTLQ-SJ-3烧结杯实验系统 • MTLQ-DR-1材料导热系数测定系统 • MTLQ-QT-2球团矿抗压强度测定系统 • MTLQ-ZM-1保护渣膜导热性能测定系统 • MTLQ-ZT-1渣铁生成系统 • MTLQ-BL-1生矿爆裂温度测定仪 • MTLQ-RL-1气氛可控透明微型熔炼炉 • MTLQ-XMX-1冶金工艺过程动态模型系统 • MTLQ-DY-2现代冶金工艺过程长流程生产现场实拍系统 • MTLQ-XNXT-2钢铁生产仿真实训系统 • MTLQ-LZSM-1连铸水模拟实验系统 • MTLQ-ZLSM-1转炉顶吹与复合吹炼水模拟实验系统 • MTLQ-BLXN-1铁矿石热爆裂性能测定系统 • MTLQ-WSJ-1微型烧结特性（同化、粘结、连晶、流动特性）测定系统 • MTLQ-DZJ-1小型教学实验、实习、实训轧机系统 • MTLQ-XZJ-1简易型教学用Ф110×200两辊冷热轧机机组

  50. 二、有色冶金部分 • MTLQ-TDJ-1铜电解精炼实验装置 • MTLQ-RRY-1冰晶石—氧化铝熔融盐电解制铝实验装置 • MTLQ-RL-1气氛可控透明微型熔炼炉 • MTLQ-FJ-1碳酸盐分解压力测定系统 • MTLQ-DJDL-1电极过程动力学实验装置 • MTLQ-JYH-1硫化锌精氧化过程动力学实验装置 • MTLQ-YPS-1电导法氧化焙烧动力学实验装置 • MTLQ-DJGC-1硫酸锌水溶液电积过程实验装置 • MTLQ-ZKHY-1真空热还原实验系统 • MTLQ-LMX-1铝电解生产流程动态模型实训操控系统 • MTLQ-LDJ-1铝电解中试系统 • MTLQ-DJLDY-1现代铝电解工艺过程生产现场实拍系统

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