МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 55

Г, мин.

При возникновении этого явления и движение шихты зна­чительно нарушается, возникают зависания, образуются отдельные застойные зоны, где шихта практически не дви­гается вовсе. Технологи постоянно контролируют темпера – 122 турный режим процесса, исходя из определенных заранее предельных температур, при которых шихта данного химичес­кого и фракционного состава еще не подвержена спеканию. Чаше всего явление спекания гранул соответствует интерва­лу 700-800 0C.

Наиболее высокая температура газа-восстановителя, достигнутая в промышленных шахтных печах восстановления, составляет 950 0C. Это вызывает пониженные скорости про­цессов к, следовательно, снижение производительности агрегатов. Между тем, по данным фирмы ХиЛ (Мексика), каж­дым 7 0C газа-восстановителя соответствует прирост произ­водительности шахтной печи в размере 1 %. Это характери­зует важность обсуждаемой проблемы. К сожалению, изучение процесса спекания гранул в шахтной печи начато недавне, к процесс исследован недостаточно глубоко.

Поверхность слипшихся частиц представляет собой плот­ную корку толщиной до 1,5—2,0 мм, состоящую преимущест­венно из металлического железа. Спекшихся гранул с оксид­ной перемычкой между ними в шахтных печах восстановления не обнаружено. Можно считать, что основными факторами, определяющими процесс спекания гранул, являются темпера­тура, механическая нагрузка на гранулу и свойства гранул (восстановимость, состав пустой породы, размер и др.).

Учитывая, что в шахтной печи восстановление рудных кусков происходит под нагрузкой, обусловленной давлением слоя вышерасположенных шихтовых материалов, наиболее ве­роятен механизм самопроизвольного слипания гранул при приложении извне силы, вызывающей течение вещества в при – контактной области. Термодинамическая целесообразность переноса вещества в область контактного перешейка между Двумя гранулами обусловлена тем, что происходящее при этом перемещение поверхности перешейка сопровождается уменьшением общей поверхности двух гранул, следователь – но> суммарной поверхностной энергии системы. При этом надо также иметь в виду, что слипание гранул сопровож­дается уменьшением расстояния между центрами гранул. Спе­кание частиц происходит в два этапа: перенос вещества в область контакта гранул и пластическое течение вещества в приконтактной области и деформация гранул с образованием конгломерата частиц.

Следует также иметь в виду, что в слое непрерывно дви-

123

Жущихся гранул спекание их зависит от соотношения между силами сцепления и силами обрыва. Наиболее полно процесс спекания гранул при восстановлении их в шахтной печи исследован в МИСиС (Ю. С.Юсфин, В. Р.Гребенников, В. В.Дань – шин). В качестве критерия для описания явления спекания приняли температуру спекания— максимально возможную тем­пературу газа-восстановителя, при которой доля спекшихся под нагрузкой гранул равна нулю при достижении ими степе­ни восстановления 93-95 %.

Изучение аншлифов спеков гранул показало, что слипание происходит в результате спекания металлических частиц в соприкасающихся окатышах. При этом в месте контакта обра­зуется очень плотная шейка, пористость которой на 30-50 % ниже средней по окатышу. Изучение кинетики процесса спе­кания показало, что наиболее интенсивно процесс начинает протекать после достижения окатышами степени восстановле­ния 70—80 %. Причем возможны два механизма спекания: ког­да не происходит деформация окатыша и когда идет деформа­ция, при этом резко увеличивается диаметр шейки и проч­ность спека.

Процесс слипания получает развитие только в том слу­чае, если спекание окатышей идет по второму механизму, т. е. когда прикладываемая нагрузка превышает предел теку­чести окатыша. Очевидно, что для исключения слипания ока­тышей надо стремиться к тому, чтобы процесс спекания на протяжении всего времени шел только по первому механиз­му. Решение этой задачи возможно, когда нагрузка не пре­вышает предела текучести. Исходя из этого, становится актуальной задача определения влияния свойств окатышей и газа-восстановителя на предел текучести окатыша. Необхо­димо также отметить, что предел текучести материалов су­щественно уменьшается с ростом температуры.