LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Покращання металургійних властивостей обкотишів за рахунок вдосконалення технології їх виробництва з рудовугільної шихти

(2)

або 52,6 %,

де z - частка в регенерованому газі.

Таким чином, в газовій суміші частка складає - 52,6 %, а частка - 47,4 %.

Із завершенням відновлення обкотишів вуглецем, що міститься в них, при обпалі в шарі починається їх вторинне окислення. Цей процес протікає повільно, внаслідок низької концентрації кисню в газі-теплоносії і меншого часу його перебування в нижніх горизонтах шару. Тому максимальна концентрація магнетиту спостерігається саме в нижніх горизонтах обпалювального шару.

При обпалі окислених обкотишів, що отримані з добавками твердого палива, найсприятливішим є такий вміст вуглецю в шихті, який відповідає кількості теплоти, що виділяється при екзотермічній реакції окислення магнетиту в гематит. Теплотворна здатність коксу - 28000 кДж/кг; при окисленні виділяється 465,6 кДж/кг теплоти, що відповідає окисленню 16,6 г коксу або 1,66 %. Приймаємо, що нелеткий вуглець+леткі (кокс)=85,4%. Витрата нелеткого вуглецю складе - 1,42 %. Ця величина добре узгоджується з даними табл. 2, де витрата вуглецю – 1,39 % повністю використовується при температурі 1100 .

Величина теоретичної концентрації твердого вуглецю в обкотишах, яка була одержана розрахунковим шляхом, склала близько 1,4 %. Дослідження, які проведені на промислових агрегатах, дозволили встановити найбільш ефективний вміст вуглецю в шихті в інтервалі 0,7-1,0 %. Перша величина відноситься до неофлюсованих обкотишів, друга – до обкотишів основністю 0,4-0,7. Викладене вище добре узгоджується з допущенням про роль екзотермічної реакції окислення. Зменшення концентрації магнетиту в офлюсованих обкотишах потребує більшої кількості теплоти від окислення вуглецю.

Таким чином, уперше розрахунково-аналітичним шляхом одержана теоретична величина витрати твердого палива в шихту для огрудкування з метою отримання обкотишів з підвищеними металургійними властивостями. Повне використання вуглецю в процесі забезпечує необхідну якість обкотишів.

Важлива роль в окислювально-відновлювальних процесах належить концентрату (магнетитовий або гематитовий), з якого одержані обкотиші. У зв'язку з цим окислювально-відновлювальні процеси досліджували для магнетитових і гематитових концентратів. В ході дослідження змінювали витрату твердого палива в шихту для огрудкування в інтервалі від 0 до 1,5 % і температуру обпалу від 600 до 1250. Хімічним аналізом контролювали вміст,, C. З цією метою проби охолоджували в спеціальних герметичних контейнерах в безокислювальній атмосфері. За результатами хімічного аналізу розраховували ступінь окислення оксидів заліза по формулі

, (3)

де і – вміст відповідно монооксиду заліза і в обкотишах у визначений момент часу; і – початковий вміст відповідно монооксида заліза і в обкотишах.

Зміну ступеня окислення обкотишів, залежно від концентрації вуглецю, необхідно розглядати з наступних позицій. При зменшенні концентрації вуглецю в шихті для отримання обкотишів, при обпалі в окислювальній атмосфері, ступінь окислення магнетиту збільшується. При підвищенні концентрації вуглецю в шихті для отримання обкотишів до 1,39 %, збільшується витрата кисню на окислення вуглецю, зменшується його концентрація в газі і ступінь окислення обкотишів знижується. Проте більший вплив в цьому процесі належить окисленню вуглецю оксидами заліза і відновленням останнього.

Такий висновок підтверджує графік залежності ступеня окислення магнетитових обкотишів від концентрації вуглецю в шихті для їх отримання (рис. 1). Максимум ступеня окислення спостерігається при вмісті 0,7 % вуглецю в інтервалі температур 600-900. Відзначимо, що така концентрація вуглецю добре узгоджується з результатами, що були одержані в промислових умовах. При концентрації вуглецю 0,7 % вміств обкотишах складає 3-4 %, утворюється така кількість розплаву, при якій геометрична форма обкотишів зберігається.

На рис. 2 приведена залежність ступеня окисленості обкотишів з гематитового концентрату з добавками твердого палива від температури обпалу. З графіку видно, що при добавках твердого палива у шихту для отримання обкотишів в інтервалі температур 600-800 інтенсивно відбуваються процеси відновлення оксидів заліза, що узгоджується з теоретичною температурою початку прямого відновлення, яка була визначена вище. Внаслідок відсутності кисню теплоносія усередині обкотиша, вуглець відновлює оксиди заліза за рахунок тісного контакту. При подальшому підвищенні температури, залежно від вмісту кисню у теплоносії, в обкотишах з гематитового концентрату можуть протікати як відновлювальні, так і окислювальні реакції. В інтервалі температур 800-1000 переважають останні. На завершаючій стадії "роботи" вуглецю, при охолоджуванні обкотишів, можна прийняти, що за наявності відносно великого вмісту кисню в газовій фазі ( > 5 %) можливе окислення не тільки оксидів заліза, але і залишкового вуглецю.

Фактором втрати міцності обкотишів є також термічні напруги, які супроводжують процеси нагріву і охолоджування, що протікають як в обпалювальних агрегатах (постіль на колосниковій решітці), так і при завантаженні в доменні печі охолоджених обкотишів. Вимоги до якості обкотишів з боку доменного виробництва постійно зростають. Одна з основних вимог до обкотишів – стабільність в процесі низькотемпературного відновлення. Індекс на удар таких обкотишів повинен складати не менше 85 %. Ці значення досягаються при обпалі обкотишів в лабораторній чаші. В промислових умовах міцність обкотишів, що знаходяться в постелі, яка розділяє шар обпалюваємих обкотишів і колосникову решітку, знижується.


Для виявлення причини зниження міцності обпалених обкотишів при повторному нагріві були проведені дослідження впливу основності та сорту концентрату.

Залежно від основності вплив відпалу (повторного нагріву) є різним (рис. 3). На графіку приведена різниця між міцністю обкотишів після відпалу та міцністю обпалених (базових) обкотишів (250 кг/обкотиш), які не піддавались відпалу. При низьких основностях (/=0,1) вплив відпалу є незначним. Міцність обкотишів після відпалу знаходиться в інтервалі 190-210 кг/обкотиш. При підвищенні основності (0,3-0,5) міцність обкотишів збільшується і складає 230-270 кг/обкотиш. В інтервалі основностей 0,5-1,5 спостерігається мінімальна міцність обкотишів. Для обкотишів, що одержані з магнетитового концентрату мінімальна міцність спостерігається при основності 1,2 і складає 150 кг/обкотиш. Для обкотишів, що одержаних з гематитового концентрату мінімальна міцність (130 кг/обкотиш) спостерігається при основності 1,0. При вищих основностях відбувається збільшення міцності обкотишів після відпалу (210-270 кг/обкотиш).

Обпалені обкотиші без відпалу, як показали дослідження, характеризуються низькими значеннями індексу на стирання. У досліджуваному інтервалі основностей (0-2) він не перевищував 5 %.

Різна поведінка обкотишів з гематитового і магнетитового концентратів пояснюється формуванням різних зв'язок. В інтервалі низьких основностей (/=0,1) зерна оксидів заліза в обкотишах, що вироблені з гематитових концентратів, спікаються між собою і зернами кварцу. Утворення силікатного розплаву, яке інтенсифікує скріплення зерен оксидів заліза, в інтервалі цих основностей не