专利名称：一种可视化铁矿粉冶金基础性能的测定方法
技术领域：
本发明属于高炉炼铁领域，特别是适用于可视化铁矿粉高温冶金性能的测定方法。
背景技术：
中国高炉炼铁的主要入炉含铁原料是烧结矿，烧结矿的质量对高炉生产有重要影响，而烧结矿的质量很大程度上受限于烧结工艺所使用的铁矿粉原料。伴随着优质铁矿粉资源越来越少，一些劣质铁矿粉进入中国市�。髌笠档纳战嵘戳艘欢ǖ某寤�。另 夕卜，在金融危机席卷全球的情况下，节能减排、降低成本也成为各企业亟待解决的问题。因 此，有必要对各种烧结用铁矿粉进行深入研究，在兼顾资源战略、生铁成本的同时保证烧结矿质量。烧结用铁矿粉的性能对烧结矿质量具有重要的影响。对铁矿粉烧结性能的认识和研究不仅包括化学成分、粒度组成、制粒性等常温性能方面，还应包括铁矿粉在烧结过程中所表现出来的高温物理化学性质。近年来，国内外学者已开始重视铁矿粉的高温性能，并针对铁矿粉的高温性能进行了深入研究。目前对铁矿粉高温性能的测定主要采用微型烧结法，对于铁矿粉的同化性、液相流动性测定方法如下同化性是指铁矿粉中铁氧化物与溶剂中CaO的反应能力。具体实验方法将铁矿粉和分析纯CaO试剂制成细粉状(小于O. 149mm);在一定的压力下，分别压制成矿粉小饼试样和CaO小饼试样。然后将铁矿粉小饼试样置于CaO小饼试样之上，放入微型烧结实验装置中按一定的烧结制度进行焙烧，以铁矿粉小饼试样的熔化状况为其同化特征，测定不同铁矿粉达到这一同化特征的温度和时间，以此评价不同铁矿粉与CaO的同化能力。液相流动性是指在烧结过程中铁矿粉与CaO反应生成的液相的流动能力。具体实验方法将实验试样压制成小饼，然后根据实际烧结过程的升温曲线，将试样小饼放入微型烧结实验装置中焙烧；实验结束后取出烧结小饼，测定其垂直投影面积，并根据下式计算出试样的液相流动性指数，以此确定铁矿粉液相流动性。
V — VJ Sr = ' : ' X !00式(I)式中RSI——铁矿粉流动性指数；S1——小饼原始面积；S2-小饼流动后面积。在当前情况下，在铁矿粉同化性的测定实验中，终点的判断以铁矿小饼开始熔化为其同化特征，即以矿粉小饼与CaO小饼接触面上生成略大于铁矿粉小饼一圈的反应物为特征，难免会因人为的判断而带来误差，如以尚未同化或过同化作为判定终点，且不同的人工判断标准不一，不能形成有效的统一标准。在铁矿粉液相流动性测定实验中，目前的测定只能给出实验结束后的液相流动性，并且未考虑液相流动性的动力学特性，即不同升温制度在不同时间下的液相流动性。因此，铁矿粉高温冶金性能的测定尚需完善。
发明内容
为弥补现有实验装置存在的不足，本发明旨在提供一种新型铁矿粉高温冶金基础性能的实验装置，该实验装置不仅操作简单，而且能充分模拟铁矿粉的多种高温冶金性能实验条件，从而计算出铁矿粉在特定条件下的高温冶金基础性能。本发明提供一种可视化铁矿粉高温冶金性能的测定方法，所述方法包括以下步骤I)将待测定的铁矿粉及其他冶金原料按照测定要求进行混合，制作成一定形状置于装配有刚玉板的磁舟中，磁舟中可放置多个试样，每批铁矿粉可测I 5个试样；
2)将磁舟缓缓推入卧式加热炉的凸台上，使其位于卧式加热炉的恒温带内，开启摄像仪采集试样的图像，适当调整磁舟位置，使图像清晰可见；3)选择需要测定的铁矿粉冶金基础性能；4)设定实验温度及气体流量卧式加热炉的加热温度为室温 1600°C，控制升温速率为O. 5 20°C /min，气瓶中的气体通过流量阀流经控制柜，从控制柜中输出气氛为N2、CO、CO2, 02、H2任意比例的混合气体，升温制度及气氛比例控制均为计算机中的程序自动控制；5)在计算机的程序中设置图像采集的温度区间和采集频率；6)利用计算机中的图像处理系统对采集到的图像进行处理，自动计算出在一定条件下试样的高温冶金基础性能。进一步地，所述铁矿粉冶金基础性能包括同化性和液相流动性。进一步地，所述步骤I)具体是将铁矿粉和分析纯CaO试剂制成细粉状；用少量糊精将制好粒的铁矿粉粘结，并在制模器中制成圆柱形试样，干燥后待用；取CaO少许在一定压力下压成CaO小饼，压制压力为20000N ;将制成的圆柱形试样置于CaO小饼之上，放入装配有刚玉板的磁舟中。进一步地，所述步骤2)中摄像仪(9)拍摄图像为单张拍摄或连续拍摄，最快的拍摄频率为25帧/秒。进一步地，所述步骤6)具体为其中同化性根据试样图像形貌判断同化特征，定义试样投影面积增大5%时的温度为同化性温度，同时给出相应的温度值；液相流动性根据试样投影面积的大�。每樘逋队懊婊谋浠式斜硎荆率轿蠓垡合嗔鞫缘募扑愎�7 Λ7 = ^--^χ100
S0式中RSI——铁矿粉流动性指数；S0——实验前试样在摄像仪中的投影面积；S1—实验后试样在摄像仪中的投影面积；每批铁矿粉可测I 5个试样，求其平均值得到铁矿粉冶金基础性能相应指标。本发明的特点及与常规装置的不同之处(I)设备简易，方法操作简单易学；
(2)发挥多功能的特点，做到测试迅速、方便，满足广泛应用的要求；(3)可视化操作，计算机程序控制，能直接摄取高温炉内实时图像，测定过程直观；(4)采用图像处理软件自动计算铁矿粉冶金性能指数，提高了测试的精度和准确度，减少测量时人工判 断带来的误差。
图I是本发明中的可视化矿粉冶金性能测定装置示意图；图2是本发明的装置中凸台的A-A剖面图；图3是本发明的装置中凸台部分的俯视图。附图标记说明I、气瓶，2、流量阀，3、控制柜，4、卧式加热炉，5、凸台，6、磁舟，7、测量液相流动性的试样，8、测量同化性的试样，9、摄像仪，10、计算机，11、冷却水入口，12、冷却水出口，13、信号输入线，14、信号输出线
具体实施例方式本发明的具体实施方式
将结合附图1-3详细说明。参见附图1-3，为可视化矿粉高温冶金性能的测定装置，可测定铁矿粉同化性、液相流动性等高温冶金性能，具体结构如下气瓶I中的气体通过流量阀2流经控制柜3，控制柜3可由计算机10控制气体流量、以及气体比例，混合气体按一定比例和流量通入卧式加热炉4，混合气体为N2、CO、CO2, 02、H2任意比例的混合(可为单独一种气体)，可由多段程序自动控制；测量液相流动性的试样7和测量同化性的试样8制作成一定形状置于装配有刚玉板的磁舟6中，将磁舟6缓缓推入卧式加热炉中的凸台5上，使其位于恒温带内，摄像仪9位于卧式加热炉4的上方，开启摄像仪9 (可为多个)，适当调整磁舟6位置，使图像清晰可见；计算机10经由控制柜设置升温制度，控制信号由信号输入线13传入，控制柜3通过信号输出线14进行温度控制。卧式加热炉设有冷却系统，冷却水由冷却水入口 11进入，由冷却水出口 12排出；计算机10中包括图像处理系统，对采集到的图像进行处理，自动计算出在一定条件下试样的高温冶金基础性能。本装置可加热温度范围为室温 1600°C，升温速率为O. 5 30°C /min，控温为多阶段自动控制，具体可根据实验要求设定；本装置可设置图像采集温度区间及采集频率，拍摄图像可选择单张拍摄、连续拍摄，最快采集频率为25帧/秒。本发明具体实验步骤如下I)将待测定的铁矿粉及其他冶金原料按照测定要求进行混合，制作成一定形状置于装配有刚玉板的磁舟中，磁舟中可放置多个试样，每批铁矿粉可测I 5个试样；2)将磁舟缓缓推入卧式加热炉中，使其位于卧式加热炉的恒温带内，开启摄像仪，适当调整磁舟位置，使图像清晰可见；3)根据测定要求，选择需要测定的铁矿粉冶金基础性能，本装置可测定的冶金性能为同化性，液相流动性；4)设定实验温度及气体流量。本装置可加热温度为室温 1600°C，控制升温速率为O. 5 20°C /min，气氛为N2、C0、C02、02、H2任意比例的混合，升温制度及气氛控制均为多段程序自动控制；5)设置图像采集的温度区间和采集频率，拍摄图像可选择单张拍摄，连续拍摄，最快拍摄25中贞/秒；6)利用图像处理系统对采集到的图像进行处理，自动计算出在一定条件下试样的高温冶金基础性能。其中同化性根据试样图像形貌判断同化特征，定义试样投影面积增大5%时的温度为同化性温度，同时给出相应的温度值；液相流动性根据试样投影面积的大�。每樘逋队懊婊谋浠式斜硎荆�(2)为本发明的铁矿粉液相流动性的计算公式
权利要求
1.一种可视化铁矿粉高温冶金性能的测定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 I)将待测定的铁矿粉及其他冶金原料按照测定要求进行混合，制作成一定形状置于装配有刚玉板的磁舟(6)中，磁舟(6)中可放置多个试样(7，8)，每批铁矿粉可测I 5个试样； 2)将磁舟(6 )缓缓推入卧式加热炉(4 )的凸台(5 )上，使其位于卧式加热炉(4 )的恒温带内，开启摄像仪(9)采集试样(7，8)的图像，适当调整磁舟(6)位置，使图像清晰可见； 3)选择需要测定的铁矿粉冶金基础性能； 4)设定实验温度及气体流量卧式加热炉(4)的加热温度为室温 1600°C，控制升温速率为O. 5 20°C /min，气瓶(I)中的气体通过流量阀(2)流经控制柜(3)，从控制柜(3)中输出气氛为N2、C0、C02、02、H2任意比例的混合气体，升温制度及气氛比例控制均为计算机(10)中的程序自动控制； 5)在计算机(10)的程序中设置图像采集的温度区间和采集频率； 6)利用计算机(10)中的图像处理系统对采集到的图像进行处理，自动计算出在一定条件下试样的高温冶金基础性能。
2.根据权利要求I中的所述方法，其特征在于，所述铁矿粉冶金基础性能包括同化性和液相流动性。
3.根据权利要求I中的所述方法，其特征在于，所述步骤I)具体是将铁矿粉和分析纯CaO试剂制成细粉状；用少量糊精将制好粒的铁矿粉粘结，并在制模器中制成圆柱形试样，干燥后待用；取CaO少许在一定压力下压成CaO小饼，压制压力为20000N ;将制成的圆柱形试样置于CaO小饼之上，放入装配有刚玉板的磁舟中。
4.根据权利要求I中的所述方法，其特征在于，所述步骤2)中摄像仪(9)拍摄图像为单张拍摄或连续拍摄，最快的拍摄频率为25帧/秒。
5.根据权利要求I中的所述方法，其特征在于，所述步骤6)具体为 其中同化性根据试样图像形貌判断同化特征，定义试样投影面积增大5%时的温度为同化性温度，同时给出相应的温度值；液相流动性根据试样投影面积的大�。每樘逋队懊婊谋浠式斜硎荆率轿蠓垡合嗔鞫缘募扑愎� RSI= ' ~S° XlOO 式中RSI——铁矿粉流动性指数； 50——实验前试样在摄像仪中的投影面积； 51—实验后试样在摄像仪中的投影面积； 每批铁矿粉可测I 5个试样，求其平均值得到铁矿粉冶金基础性能相应指标。
全文摘要
本发明提供了一种自动计算铁矿粉高温冶金性能的测定方法。试验过程中首先选取铁矿粉及其辅料的混合块置于卧式加热炉中，同时打开计算机和摄像仪开始图像采集，然后按设定好的程序升温制度升温。升温过程中可通入一定流量的CO、CO2、O2、N2、H2混合气体，各气体所占比例及流量可程序控制。根据摄影仪所摄铁矿粉混合块形貌及面积的变化率求出铁矿粉冶金性能指数。该方法设备简单，容易操作，计算机实时控制，可计算特定温度控制制度下的铁矿粉高温冶金性能指数，也可减少采用常规方法测量铁矿粉冶金性能时人工操作带来的误差。
文档编号G01N21/85GK102879400SQ201210387100
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者左海滨, 张建良, 国宏伟, 焦克新, 张涛 申请人:北京科技大学
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