铁矿石的高温荷重还原软化性

荷重还原软化性（softening property under load during reduction）  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Fe0，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。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N。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5：（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，形成高熔点镁浮土体和含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。