荷重还原软化性

冶金工程术语

荷重还原软化性是指升温还原条件下发生软化收缩的性质。是铁矿石在荷重和升温还原条件下发生软化收缩的特性。铁矿石被加热还原生成大量FeO，它容易与矿石中SiO2、CaO、Al2O3等脉石矿物形成低熔点的液相。随着温度的升高，液相数量增加。当升高到一定温度后，矿石在荷重条件下开始变形、收缩、软化。

简介

铁矿石在荷重和升温还原条件下发生软化收缩的特性。铁矿石被加热还原生成大量FeO，它容易与矿石中SiO2、CaO、Al2O3等脉石矿物形成低熔点的液相。随着温度的升高，液相数量增加。当升高到一定温度后，矿石在荷重条件下开始变形、收缩、软化。继续升温，则继续软化收缩，直至熔化滴落。在高炉炼铁过程中，从软化开始发生熔滴，即在炉内形成了软熔带。软熔带中的透气性差，还原和传热过程受到限制。因此，要求软熔带薄一些，位置低一些。软熔带的厚度和位置同矿石的软化性在高炉内和熔滴性有直接关系。矿石的软化温度高、软化温度区间窄，则高炉内的软熔带薄，在炉内位置低，透气性好，所以矿石的荷重还原软化性是评价铁矿石高温冶金性能的主要指标之一。不同矿石具有不同的荷重还原软化性，并可用专门的装置测定。

测试方法

20世纪60年代以前，研究矿石软化性的方法是取一定数量和粒度的矿石置于坩埚中，试样上加一定的荷重，在一定升温速度下加热，测定其收缩率同温度的关系。用软化开始温度和软化区间为评价矿石软化性的指标。但是，测试温度不超过1200℃，试验气氛和试样还原程度不予控制，升温制度和荷重的控制也无统一的规范，装置的自动化水平较低。到60年代，出现了一些新的测试装置和方法。为了控制试样的还原程度，先将试样预还原到不同的还原度，然后在N2气氛下进行加热，测定不同温度下的收缩率，以比较不同矿石的软化性。为了测定矿石在软化收缩时的透气性和还原性的变化，研制了一种荷重还原透气性测定装置。但是，这种装置由于使用耐热金属反应管，测试温度只能达到1050～1100℃，而且测定是在恒温下进行。为使测试条件同高炉内相近，采用了程序升温和在高温下通入N2+CO混合气，用高Al2O3管代替金属管，使测试温度可提高到1350～1400℃。

评价指标

评价矿石荷重软化性有3项指标：

(1)软化开始温度。表示软化开始的判据、无统一规定，一般以开始收缩时的温度或收缩率为4%或10%时的温度为软化开始温度。

(2)软化终了温度。也无统一的判据。20%和25%收缩率曾被用作软化终了的判据，后来改为40%的收缩率。一般认为，软化终了即为熔化开始，由于铁矿石是一个含多种氧化物的复杂体系，不存在明确的熔化温度，只有一个温度区间，所以熔化开始温度常以通过试样层的气流压差陡升时的温度来表示。

(3)软化区间。即软化终了温度和软化开始温度之间的温度差。温差大表示软化区间长，软熔带的透气性不好。

影响因素

影响铁矿石还原荷重软化性的因素有：

(1)矿石还原程度低，软化前矿石FeO含量高，会促使低熔点渣相形成，软化开始温度即低;若矿石还原程度高，矿石中FeO低，并可能还原成部分金属铁则软化开始温度高。

(2)碱度升高，软化温度一般升高。

(3)增加MgO，形成高熔点镁浮士体和含MgO的硅酸盐，软化温度则提高。

(4)提高矿石品位和降低SiO2含量，可以减少低熔点渣相，使软化温度提高。

(5)矿石中含有K2O和Na2O时，形成渣相的温度下降，软化温度会大幅度降低。