本發(fā)明涉及煉鐵技術領域，特別涉及一種含鈦爐料中Ti元素分散度的評價方法。

背景技術：

近年來，隨著高爐大型化發(fā)展趨勢、冶煉強度的逐步提高，高爐爐缸發(fā)生燒穿、側(cè)壁溫度急劇升高等問題明顯增多。在常規(guī)護爐措施例如提高冷卻強度、控制冶煉強度等措施基礎上，廣大煉鐵工作者越來越認可使用加鈦護爐的方法維護高爐爐缸長壽。

然而面對種類繁多的含鈦護爐資源，目前評價鈦資源的方法僅從成分與價格角度考慮，例如其鐵品位、鈦含量或“Fe+Ti”品位等，此種評價方法較為片面，無法有效表達含鈦爐料中Ti元素在爐內(nèi)起到護爐作用的難易程度，因此僅靠品位來判斷含鈦爐料性能優(yōu)劣有所偏頗。

含鈦爐料護爐機理如下：

進入高爐的含鈦爐料，在還原氣氛下，隨著溫度升高，首先由復雜化合物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚腡iO₂化合物，最后在軟熔帶中形成含有TiO₂的初渣，并且按照從高價到低價的規(guī)律逐級還原，即：

TiO₂→Ti₃O₅→Ti₂O₃→TiO→Ti→TiC(TiN)

根據(jù)熱力學條件，溫度越高形成的TiC(或TiN)越多。進入爐缸后，在一定溫度下鈦在鐵水中的溶解度是有限的，且溫度越高溶解度越高。當鐵水中的鈦低于其飽和溶解度時，大部分TiC(或TiN)將溶于鐵水，而當含鈦鐵水在爐缸下部周圍(如爐墻附近)的低溫區(qū)時，鐵水中的含鈦量將高于鈦的飽和溶解度，TiC(或TiN)將以固態(tài)結(jié)晶析出而沉積在爐墻上，當沉積量達到一定厚度后就能起到護爐效果，沉積越多，護爐效果越好。

然而，從動力學角度考慮，只有在含鈦氧化物盡可能多的接觸到外界還原氣氛才能更加迅速被還原，而影響含鈦氧化物還原的重要因素之一就是Ti元素在含鈦爐料中的分散程度，分散程度越高與外界還原氣氛接觸面就越多。為此，需要提出一種能夠定量評價Ti元素在含鈦爐料中分散度的方法，用以輔助評價鈦資源護爐效果。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種含鈦爐料中Ti元素分散度的評價方法，能夠定量評價Ti元素在含鈦爐料中的分散度，從而有效評價含鈦爐料中Ti元素的護爐效果，為Ti資源的選擇提供判斷依據(jù)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種含鈦爐料中Ti元素分散度的評價方法，包括：

選取待評價的含鈦礦石樣本，并將所述含鈦礦石樣本隨機N等分，N≥2，并從每份樣本中隨機選取一顆含鈦礦石作為測試試樣；

使用掃描電子顯微鏡對所述測試試樣進行面掃描，獲得Ti元素面掃描圖；

對所述面掃描圖進行網(wǎng)格化處理，獲得面掃描網(wǎng)格圖；

根據(jù)所述面掃描網(wǎng)格圖中Ti元素所占的網(wǎng)格個數(shù)占總網(wǎng)格數(shù)的比例，獲得Ti元素在爐料中的分散度。

進一步地，所述含鈦礦石樣本的粒度為5～20mm。

進一步地，所述網(wǎng)格化處理是在所述面掃描圖中畫出若干等面積的網(wǎng)格。

進一步地，所述總網(wǎng)格數(shù)≥64。

進一步地，所述根據(jù)所述面掃描網(wǎng)格圖中Ti元素所占的網(wǎng)格個數(shù)占總網(wǎng)格數(shù)的比例，獲得Ti元素在爐料中的分散度，具體為：在所述面掃描網(wǎng)格圖中標出含Ti元素的網(wǎng)格，根據(jù)含Ti元素的網(wǎng)格數(shù)占總網(wǎng)格數(shù)的比例分別計算每個測試試樣的Ti元素分散度，并根據(jù)測試試樣數(shù)目計算測試試樣的Ti元素分散度的平均值，將所述平均值作為Ti元素在爐料中的分散度。

進一步地，所述測試試樣的Ti元素分散度具體根據(jù)下式計算：

式(1)中：D_i為測試試樣的Ti元素分散度，％；A_Ti為測試試樣的Ti元素網(wǎng)格數(shù)，個網(wǎng)格；A₀為測試試樣的總網(wǎng)格數(shù)，個網(wǎng)格。

進一步地，所述Ti元素在爐料中的分散度具體根據(jù)下式計算：

式(2)中：D_{Ti in burden}為Ti元素在爐料中的分散度，％；D_i為測試試樣的Ti元素分散度，％；N為測試試樣數(shù)目，即含鈦礦石樣本的等分數(shù)。

本發(fā)明實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：

本發(fā)明實施例中提供的含鈦爐料中Ti元素分散度的評價方法，首先選取待評價的含鈦礦石樣本，并將所述含鈦礦石樣本隨機N等分，N≥2，并從每份樣本中隨機選取一顆含鈦礦石作為測試試樣；然后使用掃描電子顯微鏡對所述測試試樣進行面掃描，獲得Ti元素面掃描圖；再對所述面掃描圖進行網(wǎng)格化處理，獲得面掃描網(wǎng)格圖；最后根據(jù)所述面掃描網(wǎng)格圖中Ti元素所占的網(wǎng)格個數(shù)占總網(wǎng)格數(shù)的比例，獲得Ti元素在爐料中的分散度。如此，對Ti元素在含鈦爐料中的分散度進行定量評價，其分散度越大，表明Ti元素的分散程度越高，進而實現(xiàn)了從動力學角度有效評價含鈦爐料中Ti元素的護爐效果，為Ti資源的選擇提供判斷依據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的含鈦爐料中Ti元素分散度的評價方法流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例1獲得的面掃描網(wǎng)格圖；

圖3是本發(fā)明實施例2獲得的面掃描網(wǎng)格圖。

具體實施方式

本發(fā)明實施例提供一種含鈦爐料中Ti元素分散度的評價方法，能夠定量評價Ti元素在含鈦爐料中的分散度，從而有效評價含鈦爐料中Ti元素的護爐效果，為Ti資源的選擇提供判斷依據(jù)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例總體思路如下：

本發(fā)明提供了一種含鈦爐料中Ti元素分散度的評價方法，包括：

選取待評價的含鈦礦石樣本，并將所述含鈦礦石樣本隨機N等分，N≥2，并從每份樣本中隨機選取一顆含鈦礦石作為測試試樣；

使用掃描電子顯微鏡對所述測試試樣進行面掃描，獲得Ti元素面掃描圖；

對所述面掃描圖進行網(wǎng)格化處理，獲得面掃描網(wǎng)格圖；

根據(jù)所述面掃描網(wǎng)格圖中Ti元素所占的網(wǎng)格個數(shù)占總網(wǎng)格數(shù)的比例，獲得Ti元素在爐料中的分散度。

通過以上內(nèi)容可以看出，本發(fā)明通過掃描電子顯微鏡對含鈦礦石進行面掃描獲得Ti元素面掃面圖，根據(jù)Ti元素在面掃描圖中所占的比例，實現(xiàn)定量計算Ti元素在含鈦爐料中的分散度，其分散度越大，表明Ti元素的分散程度越高，進而實現(xiàn)了從動力學角度有效評價含鈦爐料中Ti元素的護爐效果，為Ti資源的選擇提供判斷依據(jù)。

為了更好的理解上述技術方案，下面通過附圖和具體實施例對本發(fā)明技術方案做詳細的說明，應當理解本發(fā)明實施例以及實施例中的具體特征是對本發(fā)明技術方案的詳細的說明，而不是對本發(fā)明技術方案的限定，在不沖突的情況下，本發(fā)明實施例以及實施例中的技術特征可以相互結(jié)合。

本發(fā)明實施例提供了一種含鈦爐料中Ti元素分散度的評價方法，請參閱圖1，包括：

步驟S110：選取待評價的含鈦礦石樣本，并將所述含鈦礦石樣本隨機N等分，N≥2，并從每份樣本中隨機選取一顆含鈦礦石作為測試試樣；

在步驟S110中為了保證測試試樣具有代表性，所以對所需評價的含鈦礦石進行樣本取樣，并將樣本隨機N等分，從每份樣本中隨機取一顆含鈦礦石作為測試試樣。具體來說，等分的數(shù)目越多，即N值越大，得到的Ti元素在爐料中的分散度更趨近于真實值，評價的結(jié)果越準確。

在本實施例中，選取的含鈦礦石樣本的粒度為5～20mm，樣本量≥1kg。

含鈦礦石樣本粒度選擇5～20mm是因為該粒度范圍內(nèi)的含鈦爐料具有較好的護爐效果，為了使測試結(jié)果具有代表性，選擇該粒度范圍的含鈦礦石樣本進行測試。樣本量過小會影響等分數(shù)量，使測試結(jié)果的代表性變差。

步驟S120：使用掃描電子顯微鏡(SEM)對所述測試試樣進行面掃描，獲得Ti元素面掃描圖；

在步驟S120中，對測試試樣制樣后進行面掃描來確定Ti元素在整個視野范圍內(nèi)的分散狀態(tài)，避免漏掃對結(jié)果造成誤差，使評價結(jié)果更加準確，并截取Ti元素面掃描圖。其中，制樣方法具體為：將測試試樣由中間切割開，隨后進行鑲嵌、粗磨、細磨、拋光、干燥等工序，得到觀察用試樣。

步驟S130：對所述面掃描圖進行網(wǎng)格化處理，獲得面掃描網(wǎng)格圖；

具體的，所述網(wǎng)格化處理是在所述面掃描圖中畫出若干等面積的網(wǎng)格。三角形、四邊形、五邊形等多邊形網(wǎng)格均可，但為了便于繪制及計算網(wǎng)格個數(shù)，網(wǎng)格優(yōu)選為四邊形，更加優(yōu)選為正方形。

在本實施例中，繪制的總網(wǎng)格數(shù)≥64。網(wǎng)格數(shù)太少，會使得到的Ti元素所占的網(wǎng)格個數(shù)誤差增加，從而使Ti元素在爐料中的分散度誤差增加，造成評價結(jié)果不準確。因此，限定總網(wǎng)格數(shù)≥64，網(wǎng)格數(shù)越多，得到的Ti元素在爐料中的分散度誤差越小，評價的結(jié)果越準確。

步驟S140：根據(jù)所述面掃描網(wǎng)格圖中Ti元素所占的網(wǎng)格個數(shù)占總網(wǎng)格數(shù)的比例，獲得Ti元素在爐料中的分散度。

具體的，在所述面掃描網(wǎng)格圖中標出含Ti元素的網(wǎng)格，根據(jù)含Ti元素的網(wǎng)格數(shù)占總網(wǎng)格數(shù)的比例分別計算每個測試試樣的Ti元素分散度，并根據(jù)測試試樣數(shù)目計算測試試樣的Ti元素分散度的平均值，將所述平均值作為Ti元素在爐料中的分散度。

其中，所述測試試樣的Ti元素分散度具體根據(jù)下式計算：

式(1)中：D_i為測試試樣的Ti元素分散度，％；A_Ti為測試試樣的Ti元素網(wǎng)格數(shù)，個網(wǎng)格；A₀為測試試樣的總網(wǎng)格數(shù)，個網(wǎng)格。

具體來說，Ti元素在掃面電子顯微鏡下以亮點形式呈現(xiàn)，因此只需將總網(wǎng)格中含有Ti元素亮點的網(wǎng)格進行標記記錄，就可得出測試試樣的Ti元素網(wǎng)格數(shù)A_Ti。

其中，所述Ti元素在爐料中的分散度為各測試試樣的Ti元素分散度的平均值，具體根據(jù)下式計算：

式(2)中：D_{Ti in burden}為Ti元素在爐料中的分散度，％；D_i為測試試樣的Ti元素分散度，％；N為測試試樣數(shù)目，即含鈦礦石樣本的等分數(shù)。

本實施例中，得到Ti元素在爐料中的分散度D_{Ti in burden}，其值越大，表明Ti元素分散程度越高，從動力學角度考慮含鈦氧化物的還原越容易，此類鈦礦石護爐效果越明顯。

通過上述內(nèi)容可以看出，本實施例通過掃描電子顯微鏡對含鈦礦石進行面掃描獲得Ti元素面掃面圖，根據(jù)Ti元素在面掃描圖中所占的比例，定量計算Ti元素在含鈦爐料中的分散度，其分散度越大，表明Ti元素的分散程度越高，進而實現(xiàn)了從動力學角度有效評價含鈦爐料用于護爐時Ti元素應用效率高低，從而為評價不同類型的鈦資源提供除了成分、價格外的更加貼近實際應用的評價方法。

以下通過實施例對本發(fā)明作更詳細的描述。這些實施例僅是對本發(fā)明最佳實施方式的描述，并不對本發(fā)明的范圍有任何的限制。

實施例1

隨機選取≥3kg粒度在5～20mm的鈦資源A，對其進行三等分后隨機從每份中選取一顆鈦礦作為測試試樣，記為A₁、A₂、A₃；

先對A₁試樣制樣后進行掃描電鏡分析，獲取含Ti元素的面掃描圖；

對A₁試樣的面掃面圖進行畫網(wǎng)格處理，如圖2所示，記總網(wǎng)格數(shù)為A₀＝96；對含Ti元素亮點的網(wǎng)格進行記錄，網(wǎng)格數(shù)為A_Ti＝96；

按照公式(1)計算A₁試樣的Ti元素分散度D_A1＝100％。

再按照相同方法對鈦資源A另外兩等分的A₂、A₃進行Ti元素分散度計算，得到D_A2＝97.92％、D_A3＝93.75％。則鈦資源A的Ti元素在爐料中的分散度D_{A Ti in burden}＝(D_A1+D_A2+D_A3)/3＝97.22％。

實施例2

隨機選取≥2kg粒度在5～20mm的鈦資源B，對其進行三等分后隨機從每份中選取一顆鈦礦作為測試試樣，記為B₁、B₂、B₃。

對B₁試樣制樣后進行掃描電鏡分析，獲取含Ti元素的面掃描圖；

對B₁試樣的面掃面圖進行畫網(wǎng)格處理，如圖3所示，記總網(wǎng)格數(shù)為A₀＝96；對含Ti元素亮點的網(wǎng)格進行記錄，網(wǎng)格數(shù)為A_Ti＝34；

按照公式(1)計算B₁試樣的Ti元素分散度D_B1＝35.42％。

再按照相同方法對鈦資源B另外兩等分的B₂、B₃進行Ti元素分散度計算，得到D_B2＝31.25％、D_B3＝37.50％。則鈦資源B的Ti元素在爐料中的分散度D_{B Ti in burden}＝(D_B1+D_B2+D_B3)/3＝34.72％。

按照本發(fā)明實施例方法計算的Ti元素在爐料中的分散度與該鈦資源的護爐效果具有一致性，表明本發(fā)明實施例提供的含鈦爐料中Ti元素分散度的評價方法能夠準確定量評價Ti元素在爐料中的分散度，可用來評價含鈦爐料中Ti元素的護爐效果，為Ti資源的選擇提供判斷依據(jù)。

本發(fā)明實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：

本發(fā)明實施例中提供的含鈦爐料中Ti元素分散度的評價方法，首先選取待評價的含鈦礦石樣本，并將所述含鈦礦石樣本隨機N等分，N≥2，并從每份樣本中隨機選取一顆含鈦礦石作為測試試樣；然后使用掃描電子顯微鏡對所述測試試樣進行面掃描，獲得Ti元素面掃描圖；再對所述面掃描圖進行網(wǎng)格化處理，獲得面掃描網(wǎng)格圖；最后根據(jù)所述面掃描網(wǎng)格圖中Ti元素所占的網(wǎng)格個數(shù)占總網(wǎng)格數(shù)的比例，獲得Ti元素在爐料中的分散度。如此，對Ti元素在含鈦爐料中的分散度進行定量評價，其分散度越大，表明Ti元素的分散程度越高，進而實現(xiàn)了從動力學角度有效評價含鈦爐料中Ti元素的護爐效果，為Ti資源的選擇提供判斷依據(jù)。

最后所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。