Vol.26 No.4 吴铿等：碳还原熔渣中氧化物发泡过程特性参数计算 ·371· 况，这时泡沫的高度将不在最高点.当然，也不能 通过实验测定了不同加入量发泡高度与时 完全排除当泡沫高度达到最高点时反应终止的 间的关系，将实验数据和条件输入如图2的数据 情况.h'点应该在泡沫达到最高点和从最高点开 处理窗，可以得到在最高点附近所选的三个不同 始下降后的一段时间内，'点采用试探方法，从 消泡开始时间'对应的发泡过程参数，同时给出 泡沫最高点开始到泡沫开始下降后的一段区域 了其相对误差，误差最小为最终结果.在图形输 内选择三个点，作为不同的h'值，求出它们所对 出窗中比较了实验测定和最终计算结果，见图3. 应的发泡和消泡系数，最后由计算后的符合情况 研究对象 实验条件 来决定某一h'值为最佳点. 渣中氧化物与碳还原 大气压力(0.1MPa).o10 由Calculaterpture函数计算出消泡系数.计算 从数都作调用数据 实验温度/℃ 1923 的方法是由式(9)直接计算出消泡阶段每个点的 实验结果 坩埚半径/mm 60 泡沫高度lcm厂一 熔渣质魔g [200 消泡系数，然后从中取出最大点和最小点：将这 Add 氧化物摩尔质量 3.28 个区间分为1000份，将消泡系数由最小递增，找 Insert 时间间磔/min 025 出由公式所围出的面积和实际点所围出的面积 氧化物质量分数%87一 Remove 相差最小的值，从而得到消泡系数.由式（⑧）不能 Remove AU 直接计算发泡系数，但根据经验可知发泡系数是 介于01之间的数，可设一个步长，由最小值一 下步闷■取泸☐帮地 直到最大值代入式(8)，算出消泡系数，得出和测 量点高度最相近的点，并记录此值.由此方法得 图2计算程序的数据处理窗 Fig.2 Data analyse window in the computer program 出每个测量点的发泡系数.然后从中取出最大值 和最小值.从误差方面考虑，将这个区间扩大一 确足 定比例，分为10000份，然后给出确定步长，与确 收消 定消泡系数一样，寻找由所得公式围成的面积和 图形 测试点围成面积的差的最小值，即为发泡系数. 图形储存 输入系数] 求出消泡系数和发泡系数后，可以由式(10) 和(11)来计算平均寿命和发泡强度.由于在确定 消泡和发泡系数时，根据前一步计算的不同的发 泡系数，确定不同的平均寿命和发泡强度.经数 据证明，不同的方程的结果之间偏差很小， 3计算程序的应用 上沙B)完成☐取消☐宿助 熔渣发泡过程在DZ-10感应炉进行，额定功 图3图形输出窗 率50kW.用钨徕热电偶控温，精度为±25℃.电 Fig.3 Window of output figures 炉中加入7kg的碳饱和的高炉生铁，熔化后加入 表1给出了由实验结果算出的发泡特性参 生产的高炉渣300g,其主要成分（质量分数）为 数.比较实验编号1和2，随着渣中含钛矿和TiO 37.51%Ca0,10.02%Mg0,36.27%Si02,11.45%A103, 的加入量的下降，发泡和消泡系数分别略有减少 0.39%Fe0.在1650℃加入分析纯Ti0,和含钛矿， 和增加，但变化不大，而平均发泡寿命和发泡强 含钛矿的主要成分（质量分数）为15.0%Ti02, 度都有较明显的下降.在不加入TO2的情况下， 50.5%T℉e,30.0%Fe0,5.0%Si02,4.5%Al,02 发泡和消泡系数分别减少和增加了50%左右.用 表1含钛渣的发泡特性参数 Table 1 The foaming behavior parameters of molten slag content Ti 编号 试验条件 发泡系数/min'消泡系数minl平均发泡寿命min发泡强度消泡开始时间min误差% 140g含钛矿+6gT021.566×104 1.764 2.304 0.840 1.50 1.14 220g含钛矿+3gTi0 1.535×104 1.924 1.736 0.771 1.25 0.33 320g含钛刊矿 1.164×104 3.128 0.979 0.490 1.25 4.11V匕l 一 2 6 N o . 4 吴铿 等 : 碳 还 原熔 渣 中氧化 物 发泡 过程特 性 参数 计算 况 , 这 时 泡沫 的高度 将 不在 最 高点 . 当 然 , 也 不能 完全 排 除 当 泡沫 高 度 达 到 最 高 点 时 反应 终 止 的 情 况 . h `点应 该 在 泡沫 达 到最 高 点和 从最 高 点 开 始下 降后 的一 段 时 间 内 . 尸 点采用 试探 方 法 , 从 泡 沫 最 高 点 开始 到 泡沫 开 始下 降后 的一 段 区 域 内选 择 三 个 点 , 作 为不 同 的h ’ 值 , 求 出它 们所 对 应 的发泡 和 消泡 系数 , 最 后 由计 算后 的符 合 情况 来 决定 某一h ` 值 为 最佳 点 . 由C al c ul aet rp etrU 函数 计算 出消泡 系 数 . 计 算 的方 法 是 由式 (9) 直接 计 算出消泡 阶段 每个 点的 消泡 系 数 , 然 后 从 中取 出最 大 点和 最 小 点 : 将 这 个 区 间分 为 1 0 0 份 , 将 消 泡系 数 由最 小 递增 , 找 出 由公 式 所 围 出 的面 积 和 实 际 点所 围 出 的面积 相 差 最 小 的值 , 从 而 得 到 消泡 系数 . 由式( 8) 不 能 直接 计 算发泡 系数 , 但 根据 经验 可 知发 泡 系数 是 介 于 0一 1 之 间 的数 , 可设 一 个步 长 , 由最 小 值 一 直 到 最大 值代 入 式 (8) , 算 出 消泡 系数 , 得 出和测 量 点 高度 最 相近 的 点 , 并 记 录此 值 . 由此 方 法得 出每 个 测量 点 的发泡 系 数 . 然后 从 中取 出最 大值 和最 小值 . 从误 差 方面 考 虑 , 将这 个 区 间扩 大一 定 比例 , 分 为 10 0 0 份 , 然 后 给 出确 定 步长 , 与确 定 消泡 系数 一样 , 寻找 由所 得公 式 围成 的面 积和 测试 点 围成面 积 的差 的最 小值 , 即 为发 泡 系数 . 求 出消 泡系 数 和 发泡 系 数后 , 可 以 由式 ( 10 ) 和 ( 11) 来计 算 平均 寿 命和 发 泡 强度 . 由于 在确 定 消泡 和 发泡 系数 时 , 根据 前 一步 计算 的不 同的发 泡 系数 , 确 定不 同 的平 均 寿命 和 发泡 强 度 . 经 数 据证 明 , 不 同的 方程 的结 果之 间偏 差 很 小 . 通 过 实 验 测 定 了不 同加 入 量 发泡 高度 与 时 间的 关系 . 将 实验 数据 和 条件 输 入 如 图 2 的数 据 处 理 窗 , 可 以得到 在最 高 点 附近所 选 的三 个不 同 消 泡 开始时 间 t 产对 应 的发 泡 过程 参 数 , 同 时给 出 了 其相 对 误 差 , 误差 最 小 为最 终 结果 , 在 图形输 出窗中 比 较 了实验 测 定和 最 终计算 结 果 , 见 图 3 . 画回 研 究对象 渣 中氧化物与碳还原 1从 数据库调用 数据 } 实验结果 实验条件 大气压力 (0 . I M p a ) 实验温度 /℃ 增祸半径 m/ m 熔渣质量落 氧化物摩尔质量 时间间隔m/ in 氧化物质量分数肠 éù m lwe l , es es t . . es 含 e . 高1 度一 1 `。卜. r卜 泡沫一叫氏们公万妇小以引厂妇卜 … { 区I 亘习巨巫口 仁巫口 图 2 计算 程序 的数 据 处理 窗 F ig . 2 D a t a a n a ly s e w i n d o w i n t h e e o m P u 加r P or g ar m 3 计 算程 序 的应 用 熔渣 发泡 过程 在 D Z 一 10 感 应 炉进 行 , 额 定功 率 5 0 k w . 用 钨 徕热 电偶控 温 , 精度 为 土 25 ℃ . 电 炉 中加 入 7 吨 的碳 饱 和 的高 炉 生铁 , 熔 化 后加 入 生产 的高 炉渣 3 0 9 , 其 主 要成 分 (质 量分 数 ) 为 3 7 . 5 1% C aO , 1 0 · 0 2% M g O , 3 6 . 2 7% 5 10 2 , 1 1 4 5% A 1 2 O 3 , 0 . 3 9% F e o . 在 16 5 0 oC 加 入 分析 纯 IT O Z 和 含 钦矿 , 含 钦矿 的 主 要 成 分 (质 量 分 数 ) 为 巧 . 0% iT q , 50 . 5% T F e , 3 0 . 0% F e O , 5 . 0% S iq , 4 5 % A 1 2 O , . 一二 l 确定 { { 取消 } I 图形 } } 图形储存 } }愉入系叫 1 1 步 〔B ) ! } 完成 ! l 取消 }! 帮助 ! 图 3 图形 输 出窗 F i.g 3 Wi n d ow o f o u t P u t n g u ser 表 1 给 出 了 由实验 结 果 算 出的 发 泡特 性 参 数 . 比较 实验 编 号 1 和 2 , 随 着渣 中含 钦矿 和 iT 欣 的加 入量 的 下降 , 发 泡和 消泡 系 数 分别 略有 减少 和增 加 , 但变 化 不 大 , 而 平均 发 泡 寿命 和 发泡 强 度 都 有 较 明显 的 下 降 . 在 不加 入 IT O Z 的情 况下 , 发泡 和 消泡 系 数分 别减 少 和增 加 了 50 % 左 右 . 用 编 号 试 验条 件 表 1 含 钦渣 的 发泡特 性 参数 aT b l e 1 T h e fo a m 诬n g b e h a v i o r P a r a m e et sr o f m o l t e n s la g e o n 比 n t T i 发泡 系 数m/ i n 一 ’ 消 泡系 数 m/ i n 一 ,平 均 发泡寿 命 /m in 发 泡强 度 消泡 开 始时 间 m/ in 误 差 o/ 1 4 0 9 含 钦矿 + 6 g iT o : 1 5 6 6 x l 0 一 4 2 2 0 9 含 钦 矿+ 3 g T i0 2 1 5 3 5 x l 0 一 4 3 2 0 9 含 钦矿 l x 6 4 、 一。 一 ` 1 . 7 6 4 1 . 9 2 4 3 . 1 2 8 2 . 3 0 4 1 . 7 3 6 0 . 9 7 9 0 . 8 4 0 0 . 7 7 1 0 . 4 9 0 5 0 2 5 2 5 1 . 14 0 . 3 3 4 . 11