Способ спекания офлюсованных шихт

,ЯО БЛ 22 В 1/20 50 РЕТЕНИЯ ИОАН сФ ",ЕТЕПЬСТВ АВТОРСКОМУ вна 1100-1250 Сне выдержкиают суммарнуюнагрева и выгиче 4) СПОХТ(57) Изоб железорудн гни, а имен тение го сыр но окус рья мет етения ческого сы Цель изобр агломерата рх юс зажиган СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(71) Днепропетровский металлуркий институт им.Л.И.Брежнева(56) Рязанцев А.П. и Антошечкин ИНагрев агломерационной шихты, И.:Металлургия, 1969, с. 168.Авторское свидетельство СССРВ 546657, кл, С 22 .В 1/ 10, 1974. СПЕКАНИЯ ОФЛЮСОВАННЫХ касается подготовки ья в черной металлуркования металлурги- одом агломерации. - повышение качества ей части спека. При ванной шихты темпера тура в зоне нагреваи для температуры в1310-1330 С устанавлпродолжительность зо держки, равную времени формированияфронта спекания при соотношении времени пребывания материала в этих зонах 1:(1,4-2,0), а при уменьшениитемпературы в зоне выдержки на каждый градус суммарную продолжительность зон нагрева и выдержки увеличивают на 0,2-0,3 с. Температуру взоне охлаждения и коэффициент расхода кислорода, подаваемого на сжигание топлива в этой зоне, поддерживают 800-1100 С и 1,0-1,1 соответственно. Время пребывания материала в этойзоне равно 1,08-1,1 времени суммарной продолжительности пребыванияматериала в зонах нагрева и выдержки.Скорость фильтрации теплоносителя взоне охлаждения поддерживают 0,30,5 м/с, а при ее увеличении на каждые О, 1 м/с время пребывания в зонеуменьшают на 4-6 с, 4 табл.1 129485Изобретение относится к подготовке железорудного сырья в черной металлургии, а именно к окускованию металлургического сырья методом агло мерации. 5Цель изобретения - повьпдение качества агломерата верхней части спека,Повьпдение температуры теплоносителя в зоне нагрева до 1100-1250 Спри содержании кислорода в нем 4-187позволяет сократиты продолжительностьнагрева слоя за счет рациональногосочетания внешнего и внутреннего 15источников тепла и этим создать благоприятные условия как для образования зародьпдей жидкой Фазы в спекаемомслое, так и для их роста. Нижняя граница интервала температур в зоне нагрева соответствует температуре начала плавления офлюсованных шихт, Сны;ение температуры ниже указанного предела приводит к образованию расплаватолько в объемах, прилегающих к горящим частицам твердого топлива шихты,к снижению количества зародьппей жидкой фазы и вялому развитию процессаих роста. Увеличение температуры теплоносителя в зоне нагрева шихты выше 301250 С сопровождается падением концентрации кислорода в нем до нижнегопредела указанного интервала, приводит к снижению скорости нагрева шихты и образованию зародьппей жидкойфазы в ней в результате торможенияпроцесса горения частиц тведого топлива и снижения массового притокатеплоносителя.Определяющей процесс спекания в 40начальном периоде агломерации является продолжительность пребыванияматериала в зонах нагрева и выдержки,т.е. продолжительность формированияФронта спекания. По экспериментальным 45данным она составляет 50-60 с и должна корректироваться опытным путем вконкретных шихтовых условиях. Дляобеспечения максимальной скоростиобразования Фронта реакции, протекаю щей в зоне выдержки, продолжительнос ь пребывания материала здесь должна быть равна 30-35 с, что составляет0,58-0,60 суммарной продолжительностипребывания материала в зонах нагрева 55и выдержки, т.е. отношение временипребывания материала в зоне нагревак таковому в зоне выдержки должнобыть 1:(1,45-1,55),В табл. 1 приведено влияние режима внешней тепловой обработки в зонах нагрева и выдержки на качество агломерата.Как показали экспериментальные данные (табл, 1) прн суммарной продолжительности пребывания спекаемого слоя в зонах нагрева и выдержки менее 50 с жидкофаэное спекание в агло" мерируемом слое получает ограниченное развитие, что сопровождается получением спека низкой прочности, Увеличение суммарной продолжительности нагрева и выдержки сверх 60 с приводит к возникновению явления локального перегрева, сопровождающегося разви-. тием процесса самопроизвольного разрушения и понижением качества агломерата. Поддержание средних значений длительности выдержки и соответствия изменений температуры выдержки суммарной продолжительности внешней тепловой обработки в зонах нагрева и выдержки обеспечивает высокое качество агломерата. Например, температуре 1325 С и продолжительности 50 с соответствует максимальное значение прочности агломерата на удар (69,17), Если увеличение суммарной продолжительности нагрева и выдержки при уменьшении температуры в зоне выдержки на 1 С составляет более 0,3 с, наблюдается явление самопроизвольного разрушения спека в связи с локальным перегревом слоя, если менее 0,2 с - качество агломерата понижается в связи с недостаточным развитием жидкофазного спекания в результате снижения интенсивности теплообмена. Согласно данным табл. 1 при уменьшении температуры в зоне выдержки доо1275 С снижение от среднего значения (1320 С) составляет 45 С, среднее значение увеличения продолжительности равно 0,25 с, следовательно суммарная продолжительность пребывания материала в зонах нагрева и выдержки должна составить 66,25 с. На пересечении строки 1275 С и столбца 70 с табл. 1 находим значение прочности агломерата на удар, которое свиде- тельствует о довольно хорошем качестве агломерата Прочерки в табл. 1 соответствуют соотношениям температуры и продолжительности, при которых наблюдается самопроизвольное разрушение спека.В табл. 2 приведены показатели прочности агломератов, полученных для различных значений указанных соотношений при выбранной средней величине суммарной продолжительности пребывания материала в зонах нагрева и выдержки, равной 55 с.Скачкообразное понижение температуры теплоносителя и коэффициента расхода кислорода, подаваемого на сжи гание газообразного топлива и определяющего содержание кислорода в теп. - лоносителе, при переходе материала из зоны выдержки в зону охлаждения вызвано, с одной стороны, необходимостью достижения максимальна возможной продолжительности пребывания материалов в зоне высоких температур, а с другой - необходимостью исключения локального перегрева опекаемой шихты, вызывающего Формирование саморазрушающихся объемов спека. Нижний предел указанного интервала температур теплоносителя (800 С) в зоне охлаждения выоран, исходя из необходимости сохранения спеченным материалом пластичных свойсТв, т,е.обеспечения воэможности релаксации термических напряжении первого рода, 30 возникающих при скачкообразном изменении температур спека. При понижении температуры ниже указанного предела наблюдается переход материала в хрупкое состояние, образование тре- З 5 щин в результате действия термического удара. При увеличении температуры выше 1100 С и слабоокислительном потенциале теплоносителя в агламерируемом слое наблюдается чрезмерное раэ витие восстановления оксидов железа и, как следствие, образование большого количества расплава, снижающего пористость и восстановимость агломерата. 45Сжигание газообразного топлива после скачкообразного понижения коэффициента расхода кислорода до 1,0-1,1 вызвано необхоцимостью предотвращения горения топлива шихты в зоне охлажде ния, вызывающего локальный перегрев и потерю прочности материалом спека. В укаэанном интервале коэффициентов расхода кислорода, содержание его в теплоносителе составляет 0-2,1 Е, что позволяет предотвратить горение топлива шихты. При коэффициенте расхода кислорода менее 1,0 теплоноситель обладает восстановительным потенциалом, в с Гае чрезмерно развиваются процессы васгтановления и образования в этой связи жидкой фазы, приводящие к понижению качества агломерата. Кроке того, наблюдается недожиг топлива и повышение концентрации СО в атходяшем газе. При коэффициенте расхода кислорода более 1,1 (например, 1,2-1,3) содержание кислорода в тепланасителе увеличивается до ч,0-5,57., создаются благоприятные условия для сгорания топлива в слое, предварительно нагретом в предыдущих зонах, и, несмотря на пониженную до 800-1100 С температуру теплоносителя, происходит локальный перегрев спекаемого материала, наблюдается самопроиз вольное разрушение спека и снижение качества агломерата.Продолжительность пребывания спекаемого материала в зоне охлаждения, равная 1,08-1,1 суммарной продолжительности пребывания материала в зонах нагрева и выдержки (55-65 с), вызвана необходимостью создания условий для перемещения тепловой волны вглубь слоя, формирования тем самым в начальном периоде агломерации спека высотой 60-80 мм, достаточной для обеспечения несбхадимаго уровня регенерации тепла в основном периоде спекания, испальзсвания твердого топлива в качестве как восстановителя, так и источника тепла и развития спекания в основном периоде агломерации из восстановленного материала,Уменьшение продолжительности пребывания агломерируемага слоя в зоне охлаждения да значений, меньших 55 с, приводит к интенсивному окислению железа низших оксидов да гематита, сгоранию нагретого топлива шихты с подьемом температуры ца 1400-1450 С вокруг частиц топлива, к локальному перегреву нижележащих слоев спеченного материала и снижению качества боль. шей массы агломерата.Увеличение продолжительности внешней тепловой обработки слоя в укаэанном режиме сверх 65 с приводит к растягиванию высокотемпературной зоны из-за опережающего движения фронта теплопередачи и снижению производи-. тельности агломашины.Продолжительность пребывания агломерируемого слоя в зоне охлаждения, как показали экспериментальные данные. связана со скоростью фильтрации теп 5 129лоносителя, определяющей интенсивность теплообменных и физико-химических процессов в спекаемом слое, и окаэывают влияние на качество агломерата(табл. 3).Уменьшение продолжительности пребывания спекаемой шихты в зоне охлаждения менее чем на 4 с при увеличениискорости фильтрации на 0,1 м/с приводит к снижению качества агломератав связи с чрезмерным развитием восстановительных процессов и растягиванием высокотемпературной зоны врезультате разбаланса скоростей горения и теплопередачи, а уменьшениеболее чем на 6 с приводит к снижениюкачества агломерата в связи с локальным перегревом спекаемого материала.Так, при средних значениях прочихпризнаков н выдерживании указанныхсоотношений скорости фильтрации теплоносителя в зоне охлаждения и продолжительности пребывания материалаздесь агломерат обладает довольно высокой прочностью на удар (табл. 3),Например, при пересечении соответствующей скорости фильтрации 0,5 м/с ипродолжительности 55 или 60 с нарушение этого соответствия приводит кснижению прочности агломерата, Например при увеличении скорости фильтрации до 0,7 м/с рост от среднего значения 0,4 м/с составляет 0,3, приэтом продолжительность должна уменьшиться при среднем значении снижения5 с на 15 с. т.е. до 45 с. Скоростифильтрации 0,7 м/с и продолжительности 45 с соответствует прочность на удар 68.6 Ж.В идентичных условиях на лабораторной агломерационной установке проводят серии экспериментов, в каж дой из которых варьируют предлагаемые параметры в указанных пределах,а также выходят за них.Сопоставительный анализ свойствагломерата, полученного в результатеэкспериментов, представлен в табл,4,Полученные данные показывают,что высокая прочность агломерата на5 10 Таким образом, реализация предлагаемого способа спекания офлюсованных шихт в начальном периоде агломерации позволяет значительно повысить прочность агломерата на удар (фр.+5 мм) и на истирание (фр. -5 мм). Формула и э о б р е т е н и я Способ спекания офлюсованных шихт, включающий сушку, нагрев, изменение по длине зажигания теплотворной способности сжигаемого над слоем газа и температуры теплоносителя, поддерживая ее в зоне выдержки в интервале 1250-1330 С, а концентрацию кислорода в продуктах сгорания в пределах 4-18 Е, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества агломерата верхней части спека, температуру теплоносителя в зоне нагрева поддерживают в пределах 1100- 1250 С, устанавливают суммарную продолжительность зон нагрева и выдержки равной времени формирования фронта спекания при соотношении времени пребывания материала в этих зонах как 1:(1,4-2) для температуры в зоне выдержки 1310-1330 С, причем при уменьшении этой температуры на каждый градус суммарную продолжительность зон нагрева и выдержки увеличивают на 0,2-0,3 с, а температуру теплоносителя и коэффициент расхода кислорода, подаваемого на сжигание газообразного топлива в зоне охлаждения поддерживают в пределах 800- 1100 ОС и 1,0-1,1 соответственно, а время пребывания материала в этой зоне устанавливают равным 1,08-1,1 времени суммарной продолжительности пребывания материала в зонах нагрева и выдержки при скорости фильтрации теплоносителя 0,3-0,5 м/с, которую при увеличении скорости фильтрации на каждую 0,1 м/с уменьшают на 4-6 с. 15 20 25 30 35 4045 50 4850 6достигается при срепних значениях параметров, а во второй и третьей сериях - экспериментально установленных соотношениях.1294850 Т а б л и и а 1 Суммарная продолжительность внешней тепловой обработки в зонахнагрева и выдержки, С (отношение продолжительностей нагревав каждой из этих зон) 67,6/6,.0 68,0/4,7 68,2/4,9 1350 67,5/5,0 66,8/5,5 69, 1/4,3 68, 8/4, 7 1325 Ф1300 68,7/4,8 68,2/4,3 67,9/5,0 67,7/6,3 68,5/4,7 66,0/6,2 1275 68,0/6,7 68,2/5,0 67,8/5,8 65,9/5,8 1250 64,7/6,7 65 ф 8/519 1200 П р и м е ч а н и е. Числитель - прочность на удар; знаменатель - прочность на истирание.1 Таблица 2 Отношение продолжительности нагрева и выдержки (доли)1:1,40 1:1,45 1:1 у 55 Показатели 1:1,50 1:1,60 Время нагрева, с 23,0 21,8 222 о 22 вО 21,0 Время выдержки, с 32,0 33,2 34,0 33,0 32,8 Прочность на удар.Х 66,0 68,7 67,6 69,8 68,2 4,8 5,6 4,7 6,2 Температуратеплоносителя в зоне выдержки, С на истирание, 7 501294850 10 Таблица 3 ачество агломерата при продолжительности пребывания материала в зоне охлаждения, ср и м е ч а н и е. Числитель - прочность на удар; знаменатель - прочность на истирание. а б л н ц Показатели ерия эксперимент о известому способу Температура теплоносителяв зоне нагрева, С 0 1175 1100 1250 260 Температура в зоне выдержки 13 310 1250 30 1200 135 Суммарная продовнешней теплово в зонах, нагрева ительност обработки выдержки 0 90 0 мпература в зоне охлаждеС 00 70 100 5 да,оода кисло КоэФфициент ра подаваемого на образного топл сжигание, гава в зоне,05 1,0 5 хлаждени Продолжительность пребыванияматериала в зоне охлаждения, с 35 0 65 Скоростьфильтрации тенлоносителя в зоне охлаждения,м/с бцг 75,268 1г4,963 1г6,2 67 9г4,664 45,8 с85Я7001294850 2 Продолжение табл.4 Показатели Серия экспериментаГГ ному способ Скорость фильтрации теплоносителя в зоне охлаждения, м/с 0,4 0,3 0,5 0,6 0,7 68,7 67,5 68,9 66,1 62,1 65,3 прочность на истирание,фр. -0,5 мм,7..4,8 5,1 4,7 5,5 5,8 Составитель Л.ШашенковРедактор Н.Егорова Техред Л.Олейник Корректор Л.Патай 1 Заказ 564/28 Тираж 605 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Качество агломерата прочность на удар фр, +5 мм, 7. По изв ес т 0,4