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鐵礦石的高溫荷重還原軟化性

荷重還原軟化性（softening property under load during reduction）  鐵礦石在荷重和升溫還原條件下發(fā)生軟化收縮的特性。鐵礦石被加熱還原生成大量Fe0，它容易與礦石中SiO2、CaO、Al2O3等脈石礦物形成低熔點(diǎn)的液相。隨著溫度的升高，液相數(shù)量增加。當(dāng)升高到一定溫度后，礦石在荷重條件下開始變形、收縮、軟化。繼續(xù)升溫，則繼續(xù)軟化收縮，直至熔化滴落。在高爐煉鐵過程中，從軟化開始發(fā)生熔滴，即在爐內(nèi)形成了軟熔帶。軟熔帶中的透氣性差，還原和傳熱過程受到限制。因此，要求軟熔帶薄一些，位置低一些。軟熔帶的厚度和位置同礦石的軟化性在高爐內(nèi)和熔滴性有直接關(guān)系。礦石的軟化溫度高、軟化溫度區(qū)間窄，則高爐內(nèi)的軟熔帶薄，在爐內(nèi)位置低，透氣性好，所以礦石的荷重還原軟化性是評(píng)價(jià)鐵礦石高溫冶金性能的主要指標(biāo)之一。不同礦石具有不同的荷重還原軟化性，并可用專門的裝置測(cè)定。  測(cè)試方法 20世紀(jì)60年代以前，研究礦石軟化性的方法是取一定數(shù)量和粒度的礦石置于坩堝中，試樣上加一定的荷重，在一定升溫速度下加熱，測(cè)定其收縮率同溫度的關(guān)系。用軟化開始溫度和軟化區(qū)間為評(píng)價(jià)礦石軟化性的指標(biāo)。但是，測(cè)試溫度不超過1200℃，試驗(yàn)氣氛和試樣還原程度不予控制，升溫制度和荷重的控制也無統(tǒng)一的規(guī)范，裝置的自動(dòng)化水平較低。到60年代，出現(xiàn)了一些新的測(cè)試裝置和方法。為了控制試樣的還原程度，先將試樣預(yù)還原到不同的還原度，然后在N。氣氛下進(jìn)行加熱，測(cè)定不同溫度下的收縮率，以比較不同礦石的軟化性。為了測(cè)定礦石在軟化收縮時(shí)的透氣性和還原性的變化，研制了一種荷重還原透氣性測(cè)定裝置。但是，這種裝置由于使用耐熱金屬反應(yīng)管，測(cè)試溫度只能達(dá)到1050～1100℃，而且測(cè)定是在恒溫下進(jìn)行。為使測(cè)試條件同高爐內(nèi)相近，采用了程序升溫和在高溫下通入N2+CO混合氣，用高Al2O3管代替金屬管，使測(cè)試溫度可提高到1350～1400℃。  評(píng)價(jià)指標(biāo) 評(píng)價(jià)礦石荷重軟化性有3項(xiàng)指標(biāo)：（1）軟化開始溫度。表示軟化開始的判據(jù)、無統(tǒng)一規(guī)定，一般以開始收縮時(shí)的溫度或收縮率為4％或10％時(shí)的溫度為軟化開始溫度。（2）軟化終了溫度。也無統(tǒng)一的判據(jù)。20％和25％收縮率曾被用作軟化終了的判據(jù)，后來改為40％的收縮率。一般認(rèn)為，軟化終了即為熔化開始，由于鐵礦石是一個(gè)含多種氧化物的復(fù)雜體系，不存在明確的熔化溫度，只有一個(gè)溫度區(qū)間，所以熔化開始溫度常以通過試樣層的氣流壓差陡升時(shí)的溫度來表示。（3）軟化區(qū)間。即軟化終了溫度和軟化開始溫度之間的溫度差。溫差大表示軟化區(qū)間長(zhǎng)，軟熔帶的透氣性不好。  影響因素 影響鐵礦石還原荷重軟化性的因素有5：（1）礦石還原程度低，軟化前礦石FeO含量高，會(huì)促使低熔點(diǎn)渣相形成，軟化開始溫度即低；若礦石還原程度高，礦石中FeO低，并可能還原成部分金屬鐵則軟化開始溫度高。（2）堿度升高，軟化溫度一般升高。（3）增加MgO，形成高熔點(diǎn)鎂浮土體和含MgO的硅酸鹽，軟化溫度則提高。（4）提高礦石品位和降低SiO2含量，可以減少低熔點(diǎn)渣相，使軟化溫度提高。（5）礦石中含有K2O和Na2O時(shí)，形成渣相的溫度下降，軟化溫度會(huì)大幅度降低。