LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Поліпшення металургійних властивостей залізорудних окускованих матеріалів для підвищення ефективності виплавки металу

4,5-5,6%. Питома витрата енергії склала 4,26 Гкал/т відновленого заліза. Питома продуктивність установки – 0,422 т/м2годину. Таким чином, у результаті проведених теоретичних, експериментальних і технологічних досліджень шляхом сполученого процесу металізації і спікання отримане губчате залізо з промислових концентратів. Установлені параметри використані для проектування промислових агрегатів.


ВИСНОВКИ


1. Розроблено наукові основи поліпшення металургійних властивостей залізорудних окускованих матеріалів з метою забезпечення високої ефективності виплавки металу в доменних печах і сталеплавильних агрегатах. Запропоновано здійснювати рішення проблеми шляхом додання залізорудним обкотишам і агломерату, а також губчатому залозу структурних особливостей, що забезпечують підвищення міцності у холодному стані і при відновлювально-тепловій обробці, а також за рахунок поліпшення високотемпературних властивостей окускованих матеріалів і губчатого заліза. Управління якістю здійснюється за допомогою інтенсифікації взаємодій у гетерогенних системах газ - тверде; розплав - тверде шляхом введення добавок твердого палива і флюсів. Розвиток цього напрямку вимагає комплексного дослідження технологічних можливостей агломерації, виробництва обкотишів і металізації для здійснення процесів формування структури окускованих матеріалів із заданими металургійними властивостями.

2. Стосовно до існуючої технології окисного обпалу обкотишів розроблена теоретична база інтенсифікації масопереносу при спіканні рудовуглецевих обкотишів шляхом генерації відновлювального газу при їх термічній обробці і підвищення за рахунок цього активного стану оксидів заліза, що утворюють у контакті з флюсами легкоплавкі первинні з'єднання. Аналіз фізико-хімічних процесів окислювання, декарбонізації, відновлення і зміцнення з використанням динамічної математичної моделі масо- і теплообміну у шарі обкотишів дозволив виявити резерви кінетичного лімітування в процесах окислювання магнетиту і дисоціації карбонатів. Вплив добавок твердого палива на масообмін у системі тверде-рідке виявляється в процесах утворення розплаву в системі залізорудний концентрат-розплав. Середня температура, при якій утворюється розплав, не залежить від вмісту твердого палива в інтервалі від 0,2 до 1,5% С. Експериментально встановлено, що при нагріванні й охолодженні спостерігається термічний гістерезис. Критичні температури при нагріванні на 30С вищі, ніж при охолодженні. Для суперконцентратів у суміші з вуглецевими матеріалами кількість розплаву є незначною, а за їх відсутності розплав не утворюється.

3. На основі комплексного аналізу результатів дослідження процесів окислення магнетиту і декарбонізації кальциту в офлюсованих обкотишах при неізотермічному режимі обпалу з різною швидкістю нагрівання встановлено, що підвищення швидкісті нагрівання знижує ступінь окислення магнетиту в зоні помірних температур і зрушує її в зону високих температур, при яких окислення магнетиту припиняється до повного видалення диоксиду вуглецю, що знижує концентрацію кисню в газі-окислювачі. У ході промислових експериментів на установці решітка-трубчаста піч-охолоджувач підтверджено, що при збільшенні коефіцієнта витрати повітря і основності вміст монооксиду заліза в обкотишах знижується на виході з печі, що свідчить про підвищення ступеню окислювання магнетиту.

4. Розвиток відновних процесів у сумішах, що містять оксиди заліза і вуглець, та утворення розплаву при їхньому нагріванні в атмосфері азоту досліджували методом диференційно-термічного аналізу і термогравиметрії. Досліджували магнетитовий, гематитовий і гематит-лимонітовий концентрати з добавкою коксу і вугілля з високим вмістом летких. Встановлено, що в суміші гематитового концентрату з вугіллям розплав утворюється при добавці 1,5-2,0%С, а для магнетитового - 1,0-2,0%С при середній температурі 1135С. Для гематито-лимонітового концентрату в суміші з 1% коксу розплав утворюється при температурі 1092 - 1095С. Критичною температурою втрати маси суміші магнетитового концентрату з вугіллям є 800-850С. Втрата маси в суміші з коксом протікає повільніше. Отримані дані підтверджують, що при добавках твердого палива до залізорудних концентратів розвиваються реакції вуглецьтермічного відновлення оксидів заліза.

5. Розроблено новий вид окускованих матеріалів - обкотиші, що самовідновлюються, які характеризуються вмістом вуглецю після термічної обробки. При нагріванні в умовах шахти доменної печі в ціх матеріалах протікає реакція твердофазного вуглецьтермічного відновлення оксидів заліза з утворенням металевого заліза. Отримано експериментальну залежність ступеня металізації від вмісту вуглецю в обпаленному обкотиші. Використання цих окускованих матеріалів є альтернативою процесам металізації поза доменною піччю має очевидні переваги.

6. Розроблено теоретичні основи одержання окускованих матеріалів, що самовідновлюються, при обпалі сирих рудовуглецевих обкотишів в окислювальній атмосфері. Для одержання цих обкотишів необхідно, щоб тривалість термообробки обкотишів була менша, ніж час повного окислювання вуглецю. Тривалість термообробки сирих рудовуглецевих обкотишів і пов'язанна з нею ступінь окислення вуглецю визначаються рівнем максимальних температур у горні, швидкістю фільтрації теплоносія, висотою шару обкотишів, розміром обкотиша, концентрацією кисню в газовій фазі, вмістом вуглецю в сирих обкотишах і реакційною здатністю твердого палива. Для одержання агломерату, що містить вуглець, до перерахованих факторів додається кількість твердого палива крупністю 5-7 мм. Розроблено метод розрахунку вмісту вуглецю в обпалених обкотишах, що базується на теорії процесів масообміну. Методом симплекс-планування отримані статистичні залежності впливу основних факторів на вміст вуглецю і проведена оптимізація технологічних факторів. Оптимальний вміст вуглецю знаходиться в інтервалі 1,4-1,5%.

7. Розроблено новий вид залізорудних офлюсованих обкотишів - багатошарові обкотиші. Технологія їх одержання забезпечує розташування флюсу і твердого палива концентричними шарами усередині обкотиша без виходу на поверхню. Структура багатошарових обкотишів, обпалених в окислювальній атмосфері, визначається співвідношенням твердого палива і флюсу, за рахунок яких може бути збільшена основність обкотишів і одержана їх вюститно-магнетитова структура, що підвищує міцність при відновно-тепловій обробці.

8. Розроблені основні характеристики губчатого заліза, яке одержували сполученим процесом металізації і спікання залізорудних концентратів. Губчате залізо - це твердофазний продукт, що складається з металевого заліза, порожньої породи, домішок і вуглецю. Металева частина губчатого заліза містить більш ніж 0,7% вуглецю і представлена переважно феритними структурами. У деяких випадках присутній білий чавун - 4,3% вуглецю. Порожня порода - зв'язана з монооксидом заліза у