Исследование влияния начальной плотности на процесс спекания и металлургические свойства окатышей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.02, кандидат технических наук Савельев, С. Г.

• Савельев, С. Г.
• кандидат технических наук
• 1976

Оглавление диссертации кандидат технических наук Савельев, С. Г.

1. Введение

2. Современные представления о влиянии начальной плотности на процесс спекания и металлургические свойства окатышей л 2.1. Влияние пористости сырых окатышей на металлургические свойства обожженного продукта.

2.2* Механизм и кинетика процесса спекания железо рудных материалов

2.3» Влияние свойств шихты и режима о комкования на пористость сырых окатышей

2.4. Краткие выводы и постановка задач исследования

3. Исследование влияния состава шихты на пористость сырых окатышей и зависимости между начальной плот -ностью и металлургическими свойствами обожженного продукта.

3.1. Характеристика используемых материалов и методика исследования.

3.2. Влияние начальной плотности на металлургические свойотва обожженных брикетов.

3.3. Влияние состава шихты и режима о комкования на процесс уплотнения и свойства сырых окатышей.

3.4. Влияние начальной плотности на качество обожженных окатышей

3.5» Выводы

4. Исследование кинетики спекания и упрочнения окатышей разной плотности

4.1. Методика проведения исследований.

4.2. Кинетика ссекания окатышей различной начальной плотности

4.3. Кинетика упрочнения окатышей, имеющих разную начальную пористость. Ц

4.4. Выводы.

5. Промышленное исследование влияния начальной плотности на качество обожженных окатышей

5Л. Характеристика оборудования и материалов, методика исследования.

5.2. Влияние режима работы о комковат еля на плотность сырых окатышей.

5.3. Влияние начальной пористости на металлургиче с кие овойства обожженных окатышей

5.4. Экономическая эффективность повышения плотности сырых окатышей

5.5. Вывода

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование влияния начальной плотности на процесс спекания и металлургические свойства окатышей»

В соответствии с "Основными направлениями, развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 годы", принятыми НУ съездом КПСС, производство железорудных окатышей в нашей стране должно возрасти в 2,3 раза. Наряду со значительным увеличением производства * окатышей необходимо дальнейшее улучшение их качества. Важнейший показателем качества обожженных окатышей является их прочность как в холодном состоянии, так и в процессе восстановительно-тепловой обработки. Применение более прочных окатышей с низким содержанием пустой породы позволит улучшить технико-экономические показатели их передела.

Технология производства окатышей, пригодных к металлургическому переделу, состоит из двух ооновннх этапов - получения сырых окатышей и их упрочняющего обжига. Подавляющее большинство исследований процесса получения окатышей, с целью улучшения их качества, связано с изучением влияния на свойства окатышей состава шихты и режима упрочняющего обжига. В отличие от этого, в основу проведенного исследования положено изучение зависимости металлургических свойств обожженного продукта от качества сырых окатышей, которое, при прочих равных условиях, зависит от способа и режима окомковавия.

Целью настоящего исследования явилось изучение возможностей повышения прочности обожженных окатышей и интенсификации процесса их обжига за счет повышения плотности сырых окатышей. Для этого были изучено влияние плотности сырых окатышей на метал -лургические свойства обожженных окатышей, в зависимости от состава окатышей и режима окислительного обжига, исследовано влияние начальной плотности на процесс спекания и упрочнения окатышей в ходе обжига, а также изучено влияние состава шихта и режима окомкования на процесс уплотнения сырых окатышей.

На защиту выносятся следующие основные соложения:

1 - металлургическими свойствами обожженных окатышей можно управлять изменяя их начальную пористость путем изменения режима о комкования;

2 - влияние режима о комкования на пористость сырых окатышей

• и металлургические свойства обожженного продукта тем сильнее,чем более неравномерен гранулометрический состав шихты окомкования и чем меньше содержание пустой породы в окатышах;

3 - уменьшение пористости сырых окатышей из магнетитового кон* центрата не изменяет механизма их спекания при упрочняющем окислительном об юге, но приращение прочности за одно я то же время спекания при этом увеличивается.

Практическая ценность работа заключается в выявлении резерва существенного повышения прочности обожженных окатышей путем увеличения их плотности в исходном (необожженном) состоянии, установлении конкретных условий, в которых достигается наибольшая эффективность того пути улучшения качества металлургического сырья, а также рекомендациях по режиму окомкования, обеспечивающему получение сырых окатышей повышенной плотности.

Работа выполнена на кафедре рудн о термических процессов Московского института стали и сплавов. Основные положения диссертации разработаны автором совместно с сотрудниками кафедры проф. А.Н.Похвисневым, проф.Ю.С.Юсфинш, доц.Н.Ф.Пашковым.

Диссертация состоит из введения, литературного обзора, двух глав экспериментальной части, выполненной в лабораторных условиях, главы, написанной на основании промышленных исследований, и выводов.

Заключение диссертации по теме «Металлургия черных, цветных и редких металлов», Савельев, С. Г.

5.5. Выводы

1. Увеличение времени о комкования, про одновременном увеличении максимальных динамических нагрузок на окатыш,приводит к возрастанию плотности сырых окатышей, получаемых в чашевом о комковато ле.

2. Бели увеличение времени окомкования не сопровождается возрастанием максимальных динамических нагрузок в окомковате-ле (угол наклона чаши не изменяется), то, при соблюдении оптимального соотношения между скоростью вращения и углом наклона чаши, снижение пористости сырых окатышей происходит с одновременным ростом их крупности.

3. Снижение начальной пористости офлюсованных окатышей СевГ04а приводит к уменьшению их пористости после обвита на конвейерной машине и сопровождается ростом прочности обожженных окатышей. При этом восстановимое окатышей несколько сни жается и сокращается выход мелочи после восстановления.

4. Увеличение прочности обожженных окатышей путем уменьше ния их начальной пористости достигается без снижения производительности обжиговой машины.

5. Ожидаемый экономический эффект от улучшения качества обожженных окатышей путем снижения их начальной пористости в условиях П очереди фабрики окомкования СевГОКа составляет око ло 230 тыс .руб. /год. Использование более прочных окатышей поз волит улучшить технико-экономические показатели доменного про цесса. б. овде вывода

1. Исследовано влияние пористости сырых окатышей на металлургические свойства обожженного продукта. Показано, что сни -жение начальной пористости приводит к уменьшению пористости обожженных окатышей и сопровождается ростом их прочности как после обжига, так и в процессе последующего восстановления. Так, при снижении начальной пористости неофлюсованных окатышей из концентрата, содержащего 71,4% Ре, с 38,2 до 27,0$ их прочность после обжига ( "Ь 1300°С, Т 0(5Кв= Ю мин) воз-расла с 220 до 400 кг/окатыш, а прочность после восстановления на 20%-с 4,5 до 28 кг/окатыш соответственно. При этом вос-становимость и разбухаемость при восстановлении несколько снижается.

2. Положительное влияние снижения начальной пористости окатышей на их прочность после обжига возрастает с уменьшением крупности концентрата и снижением содержания в нем пустой порощ ды, что указывает на большую эффективность снижения начальной пористости окатышей из богатых и сверхбогатых концентратов.

3. Изучено влияние состава шихты и режима окомкования на процесс уплотнения окатышей. Повысить прочность сырых окатышей можно увеличив время окомкования в чашевом окомкователе путем увеличения диаметра чаши, увеличения угла наклона и скорости вращения чаши. Однако для повышения плотности окатышей пред -почтительнее применять более эффективный способ окомкования -виброокомкование.

4. Исследовано влияние начальной пористости на кинетику спекания окатышей. Установлено существование в процессе изо -термического спекания окатышей из магнетитового концентрата трех стадий, отличающихся различными кинетическими параметрами и механизмами переноса вещества на каждой стадии. Подтверждена преобладающая роль диффузионного механизма переноса вещества на конечной стадии спекания окислов железа. Изменение начальной пористости окатышей не оказывает существенного влияния на характер процесса спекания.

5. Исследована кинетика упрочнения окатышей различной начальной пористости. С увеличением начальной плотности усадка при обжиге уменьшается. Однако приращение прочности на одну и ту же относительную усадку с увеличением начальной плотности значительно возрастает. С увеличением содержания железа в концентрате и связанным с этим уменьшением его крупности,прочность обожженных окатышей возрастает, при этом время выдержки, необходимое для достижения максимальной прочности в ходе обжина, сокращается.

6. Промышленные испытания влияния начальной плотности на металлургические свойства обожженных окатышей, проведенные на фабрике окомкования СевГОКа, подтвердили результаты лабораторных исследований. Так, с уменьшением начальной пористости офлюсованных окатышей СевГОКа (содержание железа 60,1%) от 34,5 до 30,1% прочность обожженных окатышей возрасла с 215 до 265 кг/ окатыш, при этом содержание мелочи -5 мм в окатышах снизилось с 6,3 до 2,7%. Ожидаемый экономический эффект от улучшения качества окатышей путем снижения их начальной пористости в условиях П-ой очереди фабрики окомкования СевГОКа составляет около 230 тыс .руб. в год.

7* Результаты проведенного исследования позволяют рассматривать повышение плотности сырых окатышей как один из эффективных резервов дальнейшего улучшения качества обожженных окатышей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Савельев, С. Г., 1976 год

1. TCgerschiöJd М, and ILttiont, Fundamental Factors Influencing ih« Strength of Gree and burned Pellets made from Fine Magnetite Ore Concentrates. ^Prt?c. Blast Furnacef Coke Oven, and Raw/ Materials Conference '! AJ.M.E., 1350, V. 2 , 53.

2. Z. TigersehlölJ M, Qspects on Peiletuin$ of Iron Ore Сon-centration. „ Journal of "the Iron and Steel Institute , v.m. ЛМ, «-¿i.

3. Chang MX, Malcolm Ъ. 6. Effects of process variables on cjualrtu of fired pellets. „ Proc, Int. Conf. Sei. and Tech*no). Iron and Steel, Tokyo ,i$70t Part i *. Tokyo, «70, 6€-70.

4. Бережной H.H., Петров A.B., Федоров С.А. и др. Зависимость прочности обожженных окатышей от их пористости*

5. Черная металлургия. Бюдл.научно-техн.информГ, 1976« № 7, 29-32«

6. Bants б. N., Camp бе II (хБ. Iron оге> peHetizfrig-a -frteroture survey.» Canad. Mining anc/ Metallurg, dull." \%2, V. 55, N/ 60S , 855-656.

7. Бережной H.H., Гу5ин Г.В., Дражилов Л.А. Окоикованяе тонкоизмельченных концентратов железных руд* Изд-во "Недра",М., 1971, 376 с. с илл.7* Юсфия D.C., Базилевич Т.Н. Обжиг железорудных окатышей. Изд-во "Металлургия", К», 1973, 272с. с илл.

8. Оценка качественных характеристик окатыией но их пористости. "Тэтцу то хагавэ", 1970, 56, » П, 34,

9. Ефименко Ю.Г., Гладков Н.А* Зависимость качества железорудных материалов от их свойств в исходном и восстановленномсостоянии. "Бюлл."Черметмнформ.", 1375« К? I, 33-35*

10. Никифоров В.Н.» Гладков Н.А,, Ефименко Ю.Г. и др. Свойства окускованных железорудных материалов в исходном состоянии. "Металлургия чугуна". Темат.отрасл.сб.й? I. Иэд-во "Металлургия", М., 1973» 17-24,

11. Ковалев Д.А., Ефименко Ю.Г. Влияние физической структуры окатышей на их прочность. "Изв.вузов. Черная металлургия11,41971, № 2, 36-68.

12. Копырин И,А», Гольдвтейн Н.Л., Рябоконь ф.А. и др. 0 роди пористости в упрочнении железорудных окатышей. "Изв.вузов Черная металлургия", 1976, № 4, 40-43.

13. Sosa tí М., MakazoiVQ Т., KonJo 5.1. Study on ВопМпд Mechanism of Fíre¿/ Pellets. „Iron and Steel Inst. Jopar?-Trews * «бв.к.в^МЗ.Лб-да.

14. Федоров C.A., Бережной H«H., Шевченко В.П. Производство окатышей из гематнтовых руд и концентратов за рубежом. Обзорная информация ин-та нЧерметинформацияй, 1974, Сер.З, Вып.З.

15. Спектор А.Я. »Пыриков А.Н. Металлургические свойства окатышей различной основности."Бюлл.ин-та "Черметинформация", 1971, * II, 33-34,

16. Дражнлов Л. A.f Бережной H.H., Мерлин A.B. и др. Влияние удельной поверхности концентрата и известняка на прочность железорудных окатышей. *Бюлл.ин-та "Чернетинфориация", 1973, » 4, 17-19.1. К Л»

17. Ефименко Р.Г., Княхаяский М.Ы., Григорьев З.Н. Влияние фазикогхимических свойств железорудных концентратов на процессы окоыкования и спекания окатышей. "Металлургич. и горнорудная пром-ть", IS74, № 3, 3-5.о

18. Такэо Ф. Способ получения сырья для производства железа из железосодержащего шлака. Япояск.пат. № 8202, 30«06.60,

19. HoiQWcïtig МЛ, Schwerz AM. Process öf pelkiizing ore Inland ' S tee/ СоЛ. Pot Ш M 3, Ш ISO. С/ 75-3. W. 7. tf. PuU, IS. €7.

20. Mc Cauley IE. Metallurgical process Volco С1ют'со/ P«t. US/Í N3^0.721. CI 15-5. ^eci ¿7.05. S3, PM 27.ok éï.

21. K. .Stünde! E,, Hemel H. ом. Motferbriíetís (W Mö/-|erpellets. Pat DOR А/Ш67, CI. 1Sa,-t/22c2l}>.i/22;C22t>,1/2b). $.07,73

22. Кялстедт П.Г. Способ получения окатышей из рудных материалов. Цат.СССР £ 382299, кл.С21Ь 1/06 ( 226 1/243), заявл. 24.3.69, оп.22.5.73.

23. Гесслер Б. Свойства окатышей на холодной связке после обработай в автоклавах. "Черные металлы", 1975, Ш 16, 3-?.• *ч30* Юсфин Ю.С., Базилевич Т.Н., Савицкая Л.Ю. О природе упрочнения окатышей. "Изв.вузов.Черная металлургия", 1968, К» 9, 31-34.

24. Базилевич Т.Н., Юсфин Ю.С. Развитие процесса рекристаллизации зерен окислов железа при окускованни железорудных материалов. Сб. "Подготовка доменного сырья к плавке" (ШСиС). Изд-во "Металлургия", 197I, 32-43.

25. Френкель Я.И. О вязком течении твердых тел. "ФЭТФ", 1946, т. 16, № I, 29.

26. Пинес Б.Я. О спекании в твердой фазе. "КТФ", 1946, T.I6, № 6, 187.

27. Ристич U.M., Хагар Л. Процесс спекания на современном этапе. Сб."Теория и технология спекания", Изд-во "Наукова думка", Киев, 1974, 5-10.

28. Гегузин Я.Е. Физика спекания. Изд-во "Наука", М., <1967, 360с с илл.

29. Пинес Б.Я. Очерки по металлофизике. Изд-во ХГУ,Харьков, 1963 , 315с с илл.

30. Айзенкольб Ф. Порошковая металлургия. Металлургиздат, M.f 1959, 518с. с илл.

31. Айзенкольб Ф. Успехи порошковой металлургии. Изд-во "Металлургия", М., 1969, 540с. с илл.л л

32. Меерсон Г.А. О некоторых вопросах теории спекания. Сб."Порошковая металлургия", Доклады четвертого Всесоюзного научно-технического совещания по вопросам порошковой металлургии Ярославль, нзд.НТО Мавпром, 1956, П-30.

33. Скороход В.В. Реологические основы теории спекания. Йэд-во "Наукова думка", Киев, 1972, 151с. с илл.

34. Федорченко И.M., Андриевский Р.А. Основы порошковой металлургии. Изд-во Акад.Наук УССР, Киев, 1961, 420с. с илл.

35. Еременко В.Н., НаЙдич Ю.В., Лавринеко И.А. Спекание в присутствии жидкой фазы. Изд-во "Наукова думка11, Киев, 1968, 123с, с черт.

36. Clark РЖ, Cannon J.H., White J. Further InvtshqaiionS Oh ike Sintering of O/ictes. „Traws. Brit, Ссгам, S ос. , iS5 3, v. 52, A/4 , 1-Й.46* Джонс В.Д. Прессование и спекание. Изд-во "Мир", М., 1965, 403с. с илл*

37. Ross H.U, , ShratUee fteraU J.E. Si/atometerti^iîon into Siyieri^ of Iron Ores. uPr°cceJiH$$ of ih Blast Furnace Сок Over, , aJ Яш M ferial s Coufere«ce ",AMlE ; Шо>v, M t W .

38. Коротич В.И., Баранов В*T. Исследование твердофазного спекания железорудных материалов. "Изв.АН СССР, Металлы", 1968, И? 4

39. Баранов В.Т., Коротич В.И., Майэель Г.И. Исследование<*>упрочнения железорудных материалов в процессе обжига. Сб.научн. тр. К 18, ВНШШТ, Изд-во «Металлургия", М., 1969, 122-129.

40. Сухинина В.М., Карабасов B.C., Юсфин С.С. Кинетика спе-кавия гематита."Изв.вузов. Черная металлургия", 1971, № 1,26-30.

41. Юсфин Ю.С., Карабасов B.C., Сухинина В.М. Изучение механизма обжигового упрочнения железорудных материалов."Изв.вузов. Черная металлургия", 197 X, »9, 25-27.• гч

42. Юсфин B.C., Карабасов Ю.С., Сухинина В.М. и др. Изучение механизма упрочнения железорудных материалов. Сб. "Подготовка доменного сырья к плавке" (МИСиС). ХЗХ,Иэд-во "Металлургия", M., 1971, 43-52.1. Sb

43. Wynnyclcyj J. T.z. SohJ stete sintering Lyi tí\e Induration of i'ron ort pelleh. „Met-Trans. 5", N5* ,

44. Юсфин Ю.С., Савицкая Л.И. Упрочнение железорудных материалов с присадками ферритов кальция. "Изв. вузов.Черная металлургия", 1974, КЗ, 16-19 (Сообщение I) ; № 5, 21-23 (Сообщение 2);fe 7, 30-33 (Сообщение 3).

45. Юсфин Ю.С., Савицкая Л.И. Параметры спекания офлюсованных железорудных материалов. йИзв.вузов. Черная металлургия", 1976, 20-22»

46. SüMpf Н. &rundfa¿€*i und MetlwJt* des (rrayiulierews.

47. Chwie Ingenieur - Technik * JS5S, УЗ , M-158,61. Pietscb W.

48. Fumos СС. Flow of fro ses through Beds of Broken Solids . . 1Л 5. ßureau oí Mim* Bull. №в, W, 7S-76.

49. Streek К. f KÖW/ J. W.V granulomere Vbctzlcy mivorbu a pewost syrovijcb sUIcu. „Hutnicict Insf^ ,1462 ^^>1.h 766. HorsffeW ИЛ,

50. J. Soc. CW /53*, 53, Л>7-//57

51. Лейбензон Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. ОТИЗ. Гос.изд-во технико-теоретической литературы, М.-Л, 1947, 244с. с илл.

52. Шаскольская М.П. Кристаллография. Изд-во "Высшая школа", M., 1976, 392с. с илл.

53. Ляхов П.А. О добавке рудной мелочи в аглошихту. Научно-i «технич. бюлл. ин-та "Механобр", 1958, № 4.

54. Белоусов В.М. Расчет гранулометрического состава частиц для обеспечения наиболее плотной укладки их в спекаемых изделиях. Изв.Томского политехнического ин-та им.С.М.Кирова, 1958, т*95, 196-205.

55. Лотов В.Е. Гранулометрический состав шихт с наименьшей порозностью."Изв.вузов»Черная металлургия", 1974, № 10, 26-29.

56. Zboughty F.Т.С. Operation of a Heiv pel\<&1ьщ procos. „ Iron a*J Id- " , Ш

57. Hew pellebzl*¿¡ process developed. „ Саи. МщЫд J, Wf, N10

58. Парфенов A.M. Основы агломерации железных руд. Металлург-издат.М.,1961, 32Ос с илл.гГ

59. Шмелев Л.А. Укладка зерев различных фракций и влияние гранулометрического состава на свойства черенка. Тр.Ин-та керамики, выл.45, Л., 1934.

60. Хохлов zur., Ручкин И.Е., Шамарив В.А. Разработка рациональной технологии окусковаяия тонкоизмельченных железорудных концентратов. Тр.ин-та Уралмеханобр, Вып.12, Свердловск, 1965, 130-148.

61. Zbriqo 6., Marino Е. Carätteridicbe fisichz е тес cantche Je/le pellets vcrJi . „Boli teen. FwsiJcr

62. Сасади К., Нонака X., Миядзаки Н., Сосаки А. Исследование способности различных тонких руд к окомкованию. "Тэтцу-то-хагане, 1966, № 9, 1295-1296.

63. Кодзиро К., Нобунао Н., Кёити Н., Тодао К. Фундаментальное исследование механизма окомкования руд. Ш Влияние крупности исходного сырья на свойства сырых окатышей* "Тэтцу-тогхагане? 1966, Ife 9, 1293-1295*

64. Спектор А.Н.»Марков А.Д.,Траур И.Ф* и др.Комкуемость железорудных концентратов в зависимости от их свойств. Изд-во ин-та "Черме информация", 1969, Серия 3, Инф.Ю.