炉渣熔化性温度标准化探讨

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1、攀钢技术-19-炉渣熔化性温度标准化探讨张伟，谢洪恩，文永才，张菊花，刘之于（攀钢集团研究院有限公司）摘要：分析了定斜率法和定黏度法测定炉渣熔化性温度的不足，以VisualBasic.NET2008为平台，经计算机模拟实验对炉渣熔化性温度计算方法的标准化提出合理的建议。指出炉渣熔化性温度合理定义的关键在于合理斜率准数的确定，当K=50时得出的熔化性温度值符合行业的经验总结，证明了新定义的合理性。关键词：炉渣；熔化性温度；定义；标准化；模拟；VB.NET2008攀钢技术-19-0引言炉渣的熔化性温度是炉渣性能的重要标志之一，指炉渣从不能流动转变为能自由流动的温度[1]。文献[1-2]

2、对熔化性温度的具体定义有两种：①定斜率法。即取45°直线与（η-T）曲线相切点所对应的温度作为熔化性温度。②取其粘度值为2.0～2.5Pa·s时的温度为熔化性温度。多数学术论文[3-5]以第一种定义为准，但此定义并不规范。首先，其本意是135°直线，即斜率为－1，而非45°直线；其次，没有给定粘度和温度的量纲标准；再次，随着（η-T）曲线中Y轴与X轴等长线段代表的值之比改变，熔化性温度的值也是不确定的。例如，文献[3]所取比例为1:50，文献[4]所取比例约为1:25，而文献[5]取比例1:20。根据定义，其表观斜率都是－1，真实斜率分别为－1/50，－1/25和－1/20，因此，

3、求出的熔化性温度没有可比性。鉴于熔化性温度在冶金科学中未实现规范定义及当前学术研究的需要，笔者对此进行了探讨。1合理标准化定义1.1定斜率法和定粘度法优缺点1.1.1定斜率法定斜率法的优点是准确表达了粘度发生突变，流动性发生质变的含义；缺点是依靠表观斜率，未能指明真实斜率，没有可比性。另外，因真实斜率取舍不当，可能导致熔化性温度处的粘度过大而不能正常流动，从而失去熔化性温度的本质含义。如图1所示，由于真实斜率选取过低（锐角过大）导致熔化性粘度为4Pa·s，产生了在熔化性温度处却不能自由流动的矛盾。12801360t/℃4η/(Pa.s)1440图1定斜率法的缺点1.1.2定粘度法定

4、粘度法能有效地避免图1所示的在熔化性温度处却不能自由流动的情形，这是其优点。但缺点是，对于某些短渣，不能准确地表达粘度突变，流动性发生质变的含义，如图2所示，如此定出的熔化性温度并非曲线的转折点。128013601440η/(Pa·s)t/℃2图2定粘度法的缺点1.2标准化定义攀钢技术-19-为了更好地表达在熔化性温度处，粘度发生突变，流动性发生质变的基本含义，取第一种定义角度，同时保证炉渣在熔化性温度处对应的粘度属于适宜流动的范围（0.5～2.5Pa·s）[1-2]，且区别于旧文献中粘度的量纲取泊的情形，建议粘度量纲统一遵循国际单位制取Pa·s；温度的单位取℃。熔化性温度计算模型

5、的标准化设计全过程通过计算机模拟实验实现，实验结果表明，炉渣熔化性温度的合理定义应为：在拟合后的（ηT）曲线上，取斜率为－1/50的直线与曲线相切的点所对应的温度为熔化性温度。2计算机模拟实验2.1计算模型设计2.1.1粘度-温度曲线的拟合熔化性温度计算模型的设计，首要解决的问题是（ηT）曲线的成功拟合，涉及到的基本模型即粘度随温度变化的函数关系[2]：式中A—系数；—粘滞活化能；R—气体常数；T—温度，K。该模型的误差可由实验测定值与理论计算值的平方偏差来体现。2.1.2熔化性温度界定的约束条件根据标准化定义，曲线拟合成功后，取斜率为－1/50的直线与曲线相切的点所对应的温度

6、为熔化性温度。笔者认为，界定熔化性温度有两大约束条件：一是熔化性粘度，二是经验总结。1）熔化性温度约束条件由于炉渣粘度高时难以流动，粘度低时易喷溅，为验证定义的合理性，特取熔化性温度处的粘度为适宜流动的粘度范围“0.5<η<2.5”为终极约束条件。该点粘度称为熔化性粘度。2）行业经验约束条件根据行业的经验总结，普通高炉渣的熔化性温度范围是1250～1350℃，而攀钢高钛型高炉渣的熔化性温度比普通高炉渣高80～100℃左右，约为1330～1450℃。此约束条件为宽松、参考条件，在满足熔化性粘度约束条件的前提下考虑。可由迭代算法求出不同斜率准数下的熔化性温度值，再以两大约束条件为衡量合

7、理性的指标，寻求满足约束条件斜率准数是本研究的核心内容。2.2模拟过程理论分析2.2.1非线性最小二乘法拟合数据对于未知待定系数方程，已知其函数类其中为待定系数。实验得到的m个离散数据如表1所示（ρi行为每组数据的可信度，0≤ρi≤1）。攀钢技术-19-表1实验测得的离散数据xix0x1x2……xmyiy0y1y2……ymρiρ0ρ1ρ2……ρm攀钢技术-19-据此，可得关于待定系数的正则方程组[6]：引入向量：且记向量内积：因，其中，则其线性无关的函数类，因此可由其