Способ термообработки железорудных окатышей Советский патент 1981 года по МПК C22B1/04 

(54) СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОКАТЫШЕЙ

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве окатышей Известен способ получения окислен ных окатышей, включающий частичное окисление при 400-5000С на 35-45%, обжиг пои 1250-1350°С и охлаждение до 800-900 с в безокислительной атмосфере 1 . Способ позволяет существенно сниокатышей в ходе зить разрушение восстановления. Недостатком способа двляется повышенный расход топлива при обжиге в связи с неполным использованием хими ческого тепла при окислении магнетит Кроме того, их, пониженная восстановимость вызывает увеличение расхода кокса в доменной плавке. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является спо соб обжига железорудных окатьвлей, включакяций сушку окатьаией до 150-300 по высоте слоя, нагрев верхней части слоя со стороны продувки до температуры обжига со скоростью 200250 С/мин,обжиг при 1200-1350 С в окислительной атмосфере и охлаждение воздухом Г2. Способ позволяет повысить производительность обжиговой машины, однако прочность окатьиией в исходном состоянии и при восстановлении невысокая. Это объясняется тем, что интенсивно нагретые, обожженные в окислительной атмосфере окатыши состоят из магнетитового ядра и окисленной оболочки, расплав которой более тугоплавок и кристаллизуется в зоне охлаждения при температуре на 100150°С выше температуры кристаллизации расплава ядра, в момент кристаллизации расплава в ядре усадка его превышает таковую для застывшей оболочки, разница деформаций вызывает напряжение на границе ядра и оболочки с образованием концентрических трещин. Такие окатыши при транспортировке и перегрузках разрушаются и являются источником образования мелочи , а уцелевшие при транспортировке разрушаются в доменной печи при восстановлении. Целью изобретения является, повышение прочности окатышей в исходном состоянии и при восстановлении. Поставленная цель достигается тем, что в способе/ включающем сушку, нагрев верхней части слоя со скоростью

200-250 С/мин, высокотемпературный обжиг при 1200-1350с в окислительной атмосфере, окатыши охлаждают до ЭОО-ЮОО С в бескислородной атмосфере до образования на поверхности окатышей диссоциированного до магнетита слоя, причем толщина его составляет 15-40% от толщины окисленной оболоч: тл.

Сущность способа заключается в том, что снижение парциального давления кислорода во время охлаждения интенсивно нагретых окатьнией с 12001350 С до 900-1000°С сопровождается диссоциацией гематита окисленной оболочки. Формирование частично диссоциированного слоя в оболочке окатыша способствует перераспределению напряжений по сечению окатыша и уменьшеhnto их на границе магнетитового ядра и окисленной оболочки. Проведенны нами расчеты показали, что в случае,если толщина диссоциированного слоя составляет 15-40% от толщины окисленной оболочки, величина напряжений на границе магнетитового ядра и окисленной оболочки становится ниже предела прочности -жёлезоокисных фаз. Это исключает развитие трещин и разупрочнение; интенсивно нагретых окатышей. Для образования непрерывного диссоциированного до магнетита слоя необходимо, чтобы диссоциация гематита протекала в окисленной оболочке на глубине, равной суммарному диаметру 5-10 зерен или более. Учитывай, что средний диаметр окатыша 13 мм,средний размер зерен 0,05мм а толщина окисленной оболочки при интенсивном нагреве составляет 0,5 диаметра окатьлша, толщина непрерывного диссоциированного слоя не может быть менее 15% толщины окисленной оболочки.

Увеличение толщины диссоциированного слоя более 40% нецелесообразно, так как это ведет к снижению скорости охлаждения и уменьшению производительности обжиговых машин, а значения прочности окатышей не изменяются

Магнетито-гематитовая структура диссоциированного слоя окатыша способствует формированию шлаковой связки , состоящей из железо-кальций-сйликатного стекла, восстанавливающего1300 1200 1100 1000 900 800

ПрОЧ1фСТЬ,

75

Кг/окатыш

Из проведенных результатов следует, что бескислородную атмосферу при охлаждении для получейия прочных окатышей нужно поддерживать до 900ся при 700-900°С. Стекло экранирует рудные зерна от непосредственного соприкосновения с восстановительным газом и сдвигает начало восстановления гематита с 500-бОО°С до 700SOO C. Восстановление в этом температурном интервале не сопровождается разбуханием и разрушением гематитовых зерен. Окисленная оболочка окатышей с частично диссоциированным слоем слабо резрушается при восстановлении, образуя меньше мелочи.

Пример осуществления способа. Сырые окатыши диаметром 12-14 мм получали на лабораторном окомкователе из концентрата с содержанием железа 62,4%, офлюсованного известняком до 1,3. Обжиг окатышей проводили в вертикальной печи электрического нагрева, помещая их в корзину из жаростойкой проволоки. Состав газовой атмосферы для продувки окатышей менялся в различные периоды термообработки (см. табл. 1). Температуру измеряли платина - платинородиевыми термопарами.

Ин тенсивность нагрева окатышей осуществляли, опуская корзину в рабочую зону печи с повышением температуры в. центре окатыша со скоростью 225°С/мин до температуры 1320°С, время обжига 6 мин, скорость охлаждения 100° С/мин.

Температуру обжига и скорости нагрева окатышей, представляющих верхнюю среднюю и нижнюю части слоя, выбирали в соответствии с полученными в промышленных условиях интенсивностями нагрева.

Скорость охлаждения должна выбираться с тем расчетом, чтобы время пребывания окатышей при охлаждении в диапазоне ЭОС-ЮСО С было достаточно для формирования диссоциированного слоя толщиной 15-40% от толщины окисленной оболочки. Для офлюсованных окатышей из концентрата с содержанием железа 62,4% этому условию отвечают скорости охлаждения, равные НОО С/мин или ниже.

При охлаждении окатышей в бескислородной атмосфере до определенной температуры, а затем на воздухе,прочность окатышей меняется следующим образом.

600

270

274 266

180 260

. Дальнейшее охлаждение можно проводить в окисленной среде.

Изменение соотношения магнетита и гематита по сечению окатыша, толщину

окисленной оболочки и диссоциированного слоя, а также радиус магнётитового ядра определяли на структурном анализаторе Эпиквант фирмы КарлЦейс-Иена, ГДР,

Обожженные окатыши испытывали на прочность при сжатии в токе газа.

225

1320

Известный Верх (прототип)

125

Середи- 1270 на Полученные данные свидетельствуют о том,что предлагаемый способ позволяет поднять среднюю по слою прочность окатышей со 134 до 252 кг/окатыш. Способ может быть осуществлен на конвейерных обжиговых машинах без из менения производительности агрегата, так как скорость нагрева, температуры обжига и скорость охлаждения в опытах не отличались от полученных в промышленных условиях. В зоне рекуперации верхнюю часть слоя необходимо охлаждать до 900-1000 е бескислородными продуктами сгорания . Последние могут быть получены сжиганием топлива с коэффициентом избытка воздуха 1, а также при использовании известного способа охлаждения кусковьЬс материалов в охладителе с нейтральной атмосферой. В случае охлаждения продукта33-35% СО и 65-67% COj

со скоростью Ю С/мин до

о/ 1 « г%1- - тчtвл 1 пО/ /.«г... -..

Результаты сравнительных испыта- НИИ известного и предлагаемого способов даны в табл. 1.

0,0

2,15 75

3,51 175

0,0

15,0 21,0 ми сжигания газа понизить их аемпе-ратуру до требуемой (900-1000с) мож.но смешивая воздух, идущий на горение, с дымовыми газами зоны обжига или паром. Внедрение предлагаемого способа вместо используемого интенсивного нагрева с охлаждением воздуха позволит получить экономический эффект около 570 тыс. руб в год. Формула изобретения Способ термообработки железорудных окатышей., включающий сушку, нагрев верхней части слоя со скоростью 200- . 250 С/мин, высокотемпературный обжиг при 1200-1350 С в oкиcJlHтeльнoй атмосфере и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности окатышей в исходном. состоянии и при восстановлении, ока7 8704658

тьияи охлаждают до ЭОО-ЮОО С в бес-1. Авторское свидетельство СССР

кислородной атмосфере до образования 502058, кл. С 22 В 1/24, 1976.

на поверхности окатышей диссоцииро-2. Майзель Г.М. и др. Применение

ванного до магнетита слоя, причеминтенсивного режима нагрева окатышей

толщина его составляет 15-40% от тол-на обжиговых машинах конвейерного

цины окисленной оболочки.типа. Обзорная информация института

Источники информации, Черметинформация , М., 1978, сер.

принятые во внимание при экспертизез, вып. 3, с 14 (прототип) .