爐渣熔化性溫度標(biāo)準(zhǔn)化探討

1、162010年第33卷第5期爐渣熔化性溫度標(biāo)準(zhǔn)化探討爐渣熔化性溫度標(biāo)準(zhǔn)化探討張偉，謝洪恩，文永才，張菊花，劉之于（攀鋼集團(tuán)研究院有限公司）摘要：要：分析了定斜率法和定黏度法測定爐渣熔化性溫度的不足，以Visual2008為平臺，經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)對爐渣熔化性溫度計(jì)算方法的標(biāo)準(zhǔn)化提出合理的建議。指出爐渣熔化性溫度合理定義的關(guān)鍵在于合理斜率準(zhǔn)數(shù)的確定，當(dāng)K=50時得出的熔化性溫度值符合行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，證明了新定義的合理性。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：爐渣

2、；熔化性溫度；定義；標(biāo)準(zhǔn)化；模擬；20080引言引言爐渣的熔化性溫度是爐渣性能的重要標(biāo)志之一，指爐渣從不能流動轉(zhuǎn)變?yōu)槟茏杂闪鲃拥臏囟萚1]。文獻(xiàn)[12]對熔化性溫度的具體定義有兩種：①定斜率法。即取45直線與（ηT）曲線相切點(diǎn)所對應(yīng)的溫度作為熔化性溫度。②取其粘度值為2.0～2.5Pas時的溫度為熔化性溫度。多數(shù)學(xué)術(shù)論文[35]以第一種定義為準(zhǔn)，但此定義并不規(guī)范。首先，其本意是135直線，即斜率為－1，而非45直線；其次，沒有給定粘度和

3、溫度的量綱標(biāo)準(zhǔn)；再次，隨著（ηT）曲線中Y軸與X軸等長線段代表的值之比改變，熔化性溫度的值也是不確定的。例如，文獻(xiàn)[3]所取比例為1:50，文獻(xiàn)[4]所取比例約為1:25，而文獻(xiàn)[5]取比例1:20。根據(jù)定義，其表觀斜率都是－1，真實(shí)斜率分別為－150，－125和－120，因此，求出的熔化性溫度沒有可比性。鑒于熔化性溫度在冶金科學(xué)中未實(shí)現(xiàn)規(guī)范定義及當(dāng)前學(xué)術(shù)研究的需要，筆者對此進(jìn)行了探討。1合理標(biāo)準(zhǔn)化定義合理標(biāo)準(zhǔn)化定義1.1定斜率法和定粘

4、度法優(yōu)缺點(diǎn)1.1.1定斜率法定斜率法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確表達(dá)了粘度發(fā)生突變，流動性發(fā)生質(zhì)變的含義；缺點(diǎn)是依靠表觀斜率，未能指明真實(shí)斜率，沒有可比性。另外，因真實(shí)斜率取舍不當(dāng)，可能導(dǎo)致熔化性溫度處的粘度過大而不能正常流動，從而失去熔化性溫度的本質(zhì)含義。如圖1所示，由于真實(shí)斜率選取過低（銳角過大）導(dǎo)致熔化性粘度為4Pas，產(chǎn)生了在熔化性溫度處卻不能自由流動的矛盾。圖1定斜率法的缺點(diǎn)1.1.2定粘度法定粘度法能有效地避免圖1所示的在熔化性溫度處卻不能

5、自由流動的情形，這是其優(yōu)點(diǎn)。但缺點(diǎn)是，對于某些短渣，不能準(zhǔn)確地表達(dá)粘度突變，流動性發(fā)生質(zhì)變的含義，如圖2所示，如此定出的熔化性溫度并非曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。圖2定粘度法的缺點(diǎn)12801360t℃4η(Pa.s)1440128013601440η(Pas)t℃2182010年第33卷第5期????KRTETREA1exp12??????????????????其中，K為X軸與Y軸刻度的比例，稱斜率準(zhǔn)數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)為50，整理得:??EKATRRET??

6、???2ln可以證明該式滿足Lipschitz收斂條件。2.3計(jì)算機(jī)程序編制計(jì)算機(jī)編程的全局框架如圖3所示。其中繪制圖形與解正則方程組部分為已定義過程，可由模擬過程的理論分析和軟件編程的技巧而實(shí)現(xiàn)。圖3計(jì)算機(jī)編程全局框架2.4模擬結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)化探討1）合理定義的模擬結(jié)果先將2008代碼編譯成可執(zhí)行程序文件Melprotemp.exe，再進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)。攀鋼高爐渣的粘度–溫度數(shù)據(jù)如表2所示。將該數(shù)據(jù)做成“X.txt”和“Y.txt”文件

7、，導(dǎo)入Melprotemp.exe，擬合結(jié)果如圖4，熔化性溫度1368℃，粘度0.94Pas，平方偏差為1.646。鞍鋼20世紀(jì)70年代高爐渣的粘度–溫度數(shù)據(jù)如表3所示。將該數(shù)據(jù)做成“X1.txt”和“Y1.txt”文件，導(dǎo)入Melprotemp.exe，擬合出的曲線以及迭代計(jì)算的結(jié)果如圖5所示，熔化性溫度1313℃，熔化性粘度2.16Pas，平方偏差為0.064。該結(jié)果平方偏差很低，但由于擬合的原始數(shù)據(jù)中的粘度–溫度數(shù)據(jù)都是1380℃

8、以上，由此外推1310℃左右的熔化性溫度可信度值得商榷。因此，建議有條件的情況下，盡量在熔化性溫度附近點(diǎn)測量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。表2攀鋼高爐渣的粘度攀鋼高爐渣的粘度–溫度數(shù)據(jù)溫度數(shù)據(jù)T℃η(Pas)T℃η(Pas)14400.32513392.01714200.40113252.48814000.35613153.11613800.45213054.09813750.50812956.101圖4攀鋼高爐渣的粘度–溫度曲線表3鞍鋼鞍鋼70年代高爐渣

9、的粘度年代高爐渣的粘度–溫度數(shù)據(jù)溫度數(shù)據(jù)T℃η(Pas)T℃Η(Pas)13801.0514200.7813901.0014300.714000.914400.6214100.8214500.542）非標(biāo)準(zhǔn)定義的模擬結(jié)果圖4和圖5在擬合曲線時，均按真實(shí)斜率準(zhǔn)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)編程，若將程序代碼中的斜率準(zhǔn)50?K數(shù)分別改為10，20，30，…，100，對于表2和表3中數(shù)據(jù)擬合得到的結(jié)果見圖6和圖7。M行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)否完成是IM制作.txtLnN(i