Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Прочность окатышей при восстановлении

При восстановлении прочность окатышей существенно снижается. Например, в доменных печах ММК проплавляли офлюсованные окатыши ССГОКа средней исходной прочностью 2 кН/окатыш. Прочность окатышей, извлеченных из верхней части шахты, составляла 470-850 Н/окатыш. На середине высоты шахты прочность снизилась до 240—325 Н/окатыш. Резкое разупрочнение окатышей при восстановлении может привести к их разрушению в печи, образованию мелочи с уменьшением газопроницаемости столба шихты и увеличением выноса пыли из печи.

До настоящего времени нет единой методики определения прочности окатышей при их восстановлении. Наиболее простой метод сводится к определению раздавливающего усилия на восстановленный до определенной степени горячий или охлажденный окатыш и оценке выхода мелочи после разрушения.

По методу Линдера, 500 г окатышей и 200 г кокса крупностью 10—12 мм помещают в трубу из нержавеющей стали (внутренний диаметр 140, длина 650 мм), вращающуюся с частотой 9—9,5 мин"1. Время испытания 5.ч; расход газа 15 л/мин. В первые 2 ч (кроме азота) газ содержит первые 30% СО и 10% СO2; последующие 2 ч 35% СО и 5% СO2 и, наконец, в последний час 38% СО и 2% СO2. Нагрев материалов ведут со скоростью 350 °С/ч в температурном интервале 20—700 °С и со скоростью 100 °С/мин в интервале 700—1000 °С. О качестве окатышей судят по выходу фракции <3 мм (<15%). Способ, однако, является сложным для текущего контроля.

Исследования, проведенные в различных странах, показали, что при восстановлении в доменной печи свою прочность теряют все железорудные материалы. Заметное разупрочнение окатышей начинается с 500 °С. Минимальная прочность соответствует степени восстановления 20—40%, т. е. относится к области существования вюстита. Потеря прочности, как правило, сопровождается увеличением объема, разбуханием материала.

Однако прямой связи между этими явлениями нет. Отсутствие заметного разбухания не означает того, что нет процесса разупрочнения. В атмосфере оксида углерода окатыши теряют свою прочность в большей мере, чем в атмосфере водорода. Как правило, для агломерата характерно меньшее развитие разупрочнения, чем для окатышей.

Причины, вызывающие разупрочнение, до конца еще не выяснены, Можно считать, что разупрочнение связано с двумя этапами восстановления: гематит — магнетит и вюстит — железо. При восстановлении гематита предполагается появление промежуточного соединения (маггемита), сопровождающееся знакопеременным изменением объема. Появившиеся при этом напряжения реализуются в виде трещин и других нарушений структуры.

Подтверждением этого предположения является лучшее поведение при восстановлении магнетитовых образцов по сравнению с гематитовыми. При восстановлении вюстита в ряде случаев наблюдается появление волокнистых или игольчатых выделений железа, разрушающих структуру образцов.

В различных условиях может пFeOбладать механизм разрушения по первому или второму этапу восстановления, или по обоим одновременно. На разрушение могут влиять также отложение сажистого углерода, присутствие в решетке оксидов железа щелочных металлов, ускоряющих ход восстановления, и др.

Поведение окатышей при восстановлении можно регулировать. Прочность окатышей при восстановлении зависит от скорости нагрева окатышей до температуры обжига. Так, при превышении «критической» скорости нагрева (90—130 °С/мин) прочность восстанавливаемых окатышей снижается в 2-3 раза, что объясняется незавершенностью окисления и наличием двухзонной структуры окатышей.

Однако основным фактором, влияющим на поведение окатышей при восстановлении, является структура, определяющая скорость восстановления окатышей. Чем выше удельная поверхность и средний размер пор, тем более вероятно протекание восстановления во всем объеме окатыша и тем выше скорость восстановления, ниже прочность и выше разрушаемость окатышей. Так, для окатышей различного состава, изготовленных из Лебединского железорудного концентрата, установлена следующая взаимосвязь прочности при восстановлении и скорости восстановления (водородом при 800 °С):

Pг = P0e-kR,

где Рг — горячая прочность окатышей, Н/окатыш; R — скорость восстановления (по кислороду),%/мин; Р0 — начальная прочность окатышей, нагретых в нейтральной среде до температуры восстановления (близка к величине холодной прочности), Н/окатыш; k - коэффициент, зависящий от состава окатышей.

Все мероприятия, обеспечивающие получение окатышей с более плотной структурой, приводят к росту горячей прочности окатышей. Наиболее эффективным является получение окатышей с некоторым количеством расплава. Следовательно, образование при обжиге жидкой фазы с нужными свойствами (низкая вязкость, хорошая смачиваемость и др.) благоприятно сказывается на холодной и горячей прочности окатышей.

Таким образом, требования к режиму обжига окатышей с точки зрения их прочности и восстановимости, как и в случае агломерации, не совпадают. Задачей технолога является определение для данных конкретных условий режима обжига, обеспечивающего получение высокопрочных окатышей при минимальном снижении их восстановимости. Читать далее >>

Источник [2] → список литературы.

Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Сырье и его подготовка
Вернуться на главную: Черная металлургия