·1390· 工程科学学报，第38卷，第10期 度为1526.79℃，将液相线温度带入公式(6)中，可得 质熔渣的碱度进一步降低，此时不仅熔渣显热的利用 1.197dT=87.60. (7) 效率较高，而且改质熔渣显热相对较多，使得其改质效 果较好：当河沙掺量为20%时，改质熔渣的碱度为 依据假设(1)和(4)，将矿物组成、液相线温度与 1.3,熔渣显热小于河沙熔化所吸收的热量，说明熔融 河沙质量带入式(5)中，有 钢渣最多能熔化19%掺量的河沙，此时改质钢渣的碱 1799.94 1391 CadT+n CdT+ 度为1.33. J298.15 1799.94 1473 综述所述，仅利用熔渣显热条件下，熔融钢渣改质 m。 C.dT+n。CndT+ J1391 29815 的理论最佳河沙掺量为11%~19%，此时熔渣显热的 1799.94 利用效率高，改质效果好.河沙掺量接近11%时，改质 C.dT+1000×1%×185.23. (8) 熔渣的流动性较好：河沙掺量接近19%时，改质熔渣 带入相关数据，计算得到Q=17.01kJ. 的碱度较低 由计算结果可知，Q,>Q,熔渣显热能够完全熔 4.2试验验证 化1%河沙 对于排渣温度为1600℃的熔融钢渣，其显热能熔 按照上述计算方法可分别计算不同河沙掺入量时 化河沙的最佳掺入量为11%~19%.在此研究基础 的熔渣显热、河沙完全熔化的吸热量与改质熔渣显热 下，在山东某炼钢厂进行了工业试验.为了获得较好 (改质熔渣显热为熔渣显热提供河沙熔化的吸热量后 的流动性，实验过程中选择改质钢渣掺量接近11%的 的剩余热量)，对其作图，如图4所示 区间范围.由于现有炼钢工艺条件的限制，改质剂通 400 5.0 一熔渣显热 改质熔渣显热 过螺旋输送机进行给料，其工艺流程示意图如图5所 ·一河沙吸热量一。一碱度 示，在现场进行了两次试验.两次改质钢渣的总量分 300 别为21.31t与22.43t,河沙掺量为2.4t,因此熔渣完 200 22 全熔化河沙后改质钢渣1与2的碱度值分别为1.55 与1.58，其掺量分别12.69%与11.98%. 100 振动器← 改质剂 料仓 转炉电炉 10 15 20 河沙摻量/% 螺输送机不 渣流 平台 图4不同河沙掺量下改质熔渣的显热与碱度 Fig.4 Sensible heat and basicity of modified molten slag with differ- ent sand additions 钢质软管 由图4可见，随着河沙掺量的增加，河沙熔化所吸 收的热量逐渐增多，而熔渣显热量先增加到最大，然后 进入稳定期，即其显热量随河沙掺量的增加基本保持 图5工业化试验工艺流程示意图 Fig.5 Flow chart of industrial test 不变，最大熔渣显热量的河沙掺量为12%，此时改质 熔渣的碱度为1.58.通过计算可知，改质熔渣显热先 工业现场改质试验过程如图6所示.图6(a)为在 增大，后减小，呈抛物线的变化趋势，其最大值为 炼钢厂所排放的熔渣掺入河沙的熔渣改质过程，底部 137.54kJ,此时河沙掺量为11%，此时改质熔渣的碱 为渣罐；图6(b)是将改质熔渣渣罐通过抱罐车放上渣 度为1.62 罐车的过程，发现熔渣表面有很少一层渣壳：图6（℃） 当河沙掺量为1%~5%时，改质熔渣显热保持稳 是将改质熔渣渣罐运输到焖渣车间后，从渣罐所倒出 定，说明熔渣的改质效果不明显，其显热没有得到充分 的熔渣除了表面少量结壳外，流动性仍然较好，说明熔 利用：当河沙掺量为5%~11%时，改质熔渣显热随着 渣显热完全可以熔化作为改质剂的河沙. 河沙掺量增大，说明此时改质熔渣显热较高，有利于熔 对工业试验的改质钢渣取样，对其做X射线荧光 渣流动性，使得熔渣与河沙的混合均匀，从而促进熔渣 分析，其化学组成如表3所示，通过对熔渣进行热态改 的改质效果，但是对于其显热利用需要进一步加强：当 质，可以将原渣的碱度从2.4分别降低到1.60与 河沙掺量为11%~19%时，改质熔渣显热随着河沙掺 1.62,接近实验计算值1.55与1.58，达到实验目的. 量增加而减少，说明熔渣显热得到进一步利用，使得改 对比图3和图4可知，此时掺量分别为12.69%和工程科学学报，第 38 卷，第 10 期 度为 1526. 79 ℃，将液相线温度带入公式( 6) 中，可得 Qs = ∫ 1600 1526. 79 1. 197dT = 87. 60． ( 7) 依据假设( 1) 和( 4) ，将矿物组成、液相线温度与 河沙质量带入式( 5) 中，有 Qen = nq ∫ 1799. 94 298. 15 Cq dT + nn ∫ 1391 298. 15 Cn dT + mn ∫ 1799. 94 1391 CsdT + nm ∫ 1473 298. 15 Cm dT + mm ∫ 1799. 94 1473 CsdT + 1000 × 1% × 185. 23． ( 8) 带入相关数据，计算得到 Qen = 17. 01 kJ． 由计算结果可知，Qs ＞ Qen，熔渣显热能够完全熔 化 1% 河沙． 按照上述计算方法可分别计算不同河沙掺入量时 的熔渣显热、河沙完全熔化的吸热量与改质熔渣显热 ( 改质熔渣显热为熔渣显热提供河沙熔化的吸热量后 的剩余热量) ，对其作图，如图 4 所示． 图 4 不同河沙掺量下改质熔渣的显热与碱度 Fig． 4 Sensible heat and basicity of modified molten slag with differ￾ent sand additions 由图 4 可见，随着河沙掺量的增加，河沙熔化所吸 收的热量逐渐增多，而熔渣显热量先增加到最大，然后 进入稳定期，即其显热量随河沙掺量的增加基本保持 不变，最大熔渣显热量的河沙掺量为 12% ，此时改质 熔渣的碱度为 1. 58． 通过计算可知，改质熔渣显热先 增大，后 减 小，呈抛物线的变化趋势，其 最 大 值 为 137. 54 kJ，此时河沙掺量为 11% ，此时改质熔渣的碱 度为 1. 62． 当河沙掺量为 1% ～ 5% 时，改质熔渣显热保持稳 定，说明熔渣的改质效果不明显，其显热没有得到充分 利用; 当河沙掺量为 5% ～ 11% 时，改质熔渣显热随着 河沙掺量增大，说明此时改质熔渣显热较高，有利于熔 渣流动性，使得熔渣与河沙的混合均匀，从而促进熔渣 的改质效果，但是对于其显热利用需要进一步加强; 当 河沙掺量为 11% ～ 19% 时，改质熔渣显热随着河沙掺 量增加而减少，说明熔渣显热得到进一步利用，使得改 质熔渣的碱度进一步降低，此时不仅熔渣显热的利用 效率较高，而且改质熔渣显热相对较多，使得其改质效 果较 好; 当 河 沙 掺 量 为 20% 时，改 质 熔 渣 的 碱 度 为 1. 3，熔渣显热小于河沙熔化所吸收的热量，说明熔融 钢渣最多能熔化 19% 掺量的河沙，此时改质钢渣的碱 度为 1. 33． 综述所述，仅利用熔渣显热条件下，熔融钢渣改质 的理论最佳河沙掺量为 11% ～ 19% ，此时熔渣显热的 利用效率高，改质效果好． 河沙掺量接近 11% 时，改质 熔渣的流动性较好; 河沙掺量接近 19% 时，改质熔渣 的碱度较低． 4. 2 试验验证 对于排渣温度为 1600 ℃的熔融钢渣，其显热能熔 化河沙的最佳掺入量为 11% ～ 19% ． 在此研究基础 下，在山东某炼钢厂进行了工业试验． 为了获得较好 的流动性，实验过程中选择改质钢渣掺量接近 11% 的 区间范围． 由于现有炼钢工艺条件的限制，改质剂通 过螺旋输送机进行给料，其工艺流程示意图如图 5 所 示，在现场进行了两次试验． 两次改质钢渣的总量分 别为 21. 31 t 与 22. 43 t，河沙掺量为 2. 4 t，因此熔渣完 全熔化河沙后改质钢渣 1 与 2 的碱度值分别为 1. 55 与 1. 58，其掺量分别 12. 69% 与 11. 98% ． 图 5 工业化试验工艺流程示意图 Fig． 5 Flow chart of industrial test 工业现场改质试验过程如图6 所示． 图6( a) 为在 炼钢厂所排放的熔渣掺入河沙的熔渣改质过程，底部 为渣罐; 图 6( b) 是将改质熔渣渣罐通过抱罐车放上渣 罐车的过程，发现熔渣表面有很少一层渣壳; 图 6( c) 是将改质熔渣渣罐运输到焖渣车间后，从渣罐所倒出 的熔渣除了表面少量结壳外，流动性仍然较好，说明熔 渣显热完全可以熔化作为改质剂的河沙． 对工业试验的改质钢渣取样，对其做 X 射线荧光 分析，其化学组成如表 3 所示，通过对熔渣进行热态改 质，可以 将 原 渣 的 碱 度 从 2. 4 分 别 降 低 到 1. 60 与 1. 62，接近实验计算值 1. 55 与 1. 58，达到实验目的． 对比图 3 和 图 4 可 知，此 时 掺 量 分 别 为 12. 69% 和 · 0931 ·