МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 71

Как правиле, увеличение скорости процесса восстановле­ния образца отрицательно сказывается на его горячей проч­ности, поскольку напряжения не" успевают релаксировать и реализуются в виде трещин и других нарушений структуры образцов. А поскольку на первом этапе восстановления ско­рость процесса зависит от площади контакта газа- восстановителя с твердым оксидом, основным фактором, влияющим на поведение железорудных материалов при восста­новлении, является их структура. Чем выше удельная по­верхность пор, тем более вероятно протекание восстановле­ния во всем объеме окатышей и выше скорость восстановле­ния, тем ниже прочность и выше разрушаемость окатышей. По Данным ЮсфинаЮ. С. и Трофимова В. П., для окатышей различ­ного состава, изготовленных из Лебединского концентрата, прочность при восстановлении (водородом при 800 0C) зави­сит от скорости восстановления следующим образом:

Pr « P0exp(-fcR), (234)

ГДе Pr – горячая прочность окатышей, Н/окатыш; R – ско­рость восстановления по кислороду, %/мин; P0- прочность °катыщей, нагретых в нейтральной атмосфере до температуры Установления (величина, близкая к холодной прочности окатышей), Н/окатыш; к — коэффициент, зависящий от соста. ва окатышей.

В связи с вышеизложенным все мероприятия, обеспечиваю, щие получение окатышей с более плотной структурой, приво. дят к росту горячей прочности окатышей.

Значительное влияние на поведение окатышей при восста­новлении оказывает количество расплава, источником кото­рого служит пустая порода железорудного материала. Между тем, как было указано ранее, для металлизации желательно использовать железорудные материалы с минимальным содер­жанием пустой породы. Такие материалы дают при окисли­тельном обжиге очень мало расплава. Так, если предполо­жить образование в качестве источника расплава силиката железа

2Fe30< + 3Si02 = 3Fe2Si04 + O2 (235)

С учетом молярных масс кремнезема (60) и фаялита (204), из единицы кремнезема может образоваться 204:60 = 3,4 единицы расплава. Практика показала, что для получения прочных при восстановлении образцов следует иметь в структуре »10—12 % связки. Из приведенной реакции видно, что при наличии в железорудном материале 2—3% SiO2 (с общим содержанием пустой породы 4—5 %), даже если все они перейдут в связку, указанного количества связки не полу­чается, и окатыши будут иметь пониженную горячую проч­ность. В связи с этим в Швеции, на фабрике Кируна, при производстве окатышей для доменного производства из бога­того концентрата вынуждены были повысить содержание крем­незема с 1,0 до 4,3 % (пустой породы с 2,3 до 7,5 %) и тем самым поднять горячую прочность окатышей.

В этих условиях фактором, существенно повышающим горя­чую прочность окатышей, является офлюсование. Опыты, про­веденные в МИСиС, показали, что офлюсованные окатыши, изготовленные из богатых концентратов, имеют более высо­кую горячую прочность, чем неофлюсованные, что существен­но повышает эффективность процесса металлизации, а опти­мальная основность зависит от содержания пустой породы1 чем меньше пустой породы, тем выше основность окатышей.

Одним из перспективных направлений управления качест­вом окатышей является применение в шихте различных доба – 160 вок (сварочный шлак, известь, оплавикованный известняк, доломит, оливины, глиноземистые руды, нонтронитовые глины и ДР*)> способствующие образованию необходимого количест­ва расплава с заданными физико-химическими свойствами.

Условия получения окатышей, одновременно обладающих высокими холодной и горячей прочностью и восстанови­мостыо, не совпадают, поэтому следует экспериментально выявить лучший режим получения окисленных материалов, обеспечивающий эффективность проведения процесса металли­зации.

До настоящего времени нет стандартных методов оценки металлургических свойств материалов, используемых для ме­таллизации. Однако несколько методов, разработанных для оценки доменных шихтовых материалов, модифицированы к применяются для испытаний железорудного сырья, перераба­тываемого на установках металлизации. Ряд методов был специально разработан для определения металлургических свойств железорудного сырья, предназначенного для конк­ретных процессов производства губчатого железа. Как пра­вило, используемые методы испытаний предусматривают исследование образцов в условиях, имитирующих условия в различных зонах шахтной печи, и включают испытания на стойкость материалов при 500—600 0C (низкотемпературная прочность), восстановимость, склонность к разрушению, разбуханию, спекообразованию при температурах до 750-1000 °С. В табл. 10 приведены характеристики методов испытаний, применяемых для определения склонности исход­ных материалов к низкотемпературному разрушению.