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关键词 锻件;淬火组织;应力;压力容器
中图分类号O6 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)102-0147-02
0 引言
双良节能系统股份有限公司制造压力容器用大端板,材质为16MnⅡ锻件,在中间火焰切割方孔及金加工密封面和螺栓孔后发现在R角内侧有裂纹,用肉眼仔细观察可见裂纹周围颜色较深,R底部加工刀痕与裂纹平行,见图1~图2。
笔者采用化学成分分析,宏、微观组织检验,断口观察等方法对该锻件开裂进行了分析,以揭示其失效原因。
1 理化检验
1.1化学成分
1.5显微硬度测试
2 分析与讨论
1)化学成分分析表明,化学成分中主要元素的含量符合NB/T47008-2010标准对16Mn钢的技术要求;
2)力学性能分析表明,力学性能指标符合NB/T47008-2010标准对16Mn钢的技术要求;
3)断口分析结果:裂纹起源于加工R的底部,裂纹以准解理方式扩展;
4)对开裂处的金相组织分析,可见开裂处表面组织为马氏体+残余奥氏体,组织变化层深度约为1.12mm,可以推测在加工过程中由于表面过热达到淬火温度并在冷却过程中存在淬火过程而得到马氏体组织,即由表面加工导致的二次淬火,从而在加工表面由于马氏体组织的存在,组织应力过大,在加工R的底部容易因为组织应力大而导致开裂;对锻件基体显微组织检验可见基体组织为铁素体+珠光体,由于基体组织应力小从而在裂纹扩展过程中虽然呈穿晶扩展,但是并非像表面马氏体区域的裂纹扩展笔直且快速;
5)对开裂处试样表面部位的显微维氏硬度测试,可知该处的硬度达到了50HRC以上,从而验证了该处确实经过了淬火过程产生了马氏体组织,由于硬度高组织应力大从而使得在R底部容易首先萌生裂纹。
3结论与建议
综合以上分析,锻件在进行火焰切割过程中,加工表面形成淬火组织,在加工R底部应力集中处因应力较大而导致开裂。
建议在火焰切割前在R角周围打上几个小孔,以便切割时应力可以释放。
参考文献
[1]韩德伟,张建新.金相试样制备与显示技术.长沙:中南大学出版社,2005.
[2]唐汝钧.机械工程材料测试手册---物理金相卷.沈阳:辽宁科学技术出版社,1999.
[3]石德珂,金志浩.材料力学性能.西安:西安交通大学出版社,1998.
[4]上海市机械制造工艺研究所.金相分析技术.上海:上海科技文献出版社,1987.
[5]胡世炎.破断故障金相分析.北京:国防工业出版社,1979.
关键词:自动化技术 发展现状 问题分析 发展趋势及创新
【分类号】:F426.3
1 钢铁自动化技术的发展现状与问题
自动化技术一般而言,是指应用了机械技术、微电子技术、自动控制技术、信息技术、传感技术、计算机技术和通信技术等多领域多学科的复合交差型综合技术,被广泛应用于大型、复杂、作业成本较高的工业领域中,由于传统作业技术作业速度慢、作业准确性较低等缺点,已经完全被自动化技术所取代,相比而言,自动化技术具有高速化、连续化、自动化、准确性和快速性等优点。
对于钢铁这样一种流程工业而言,流程复杂、覆盖面广、规模大,就特别需要自动化技术贯穿其生产的始终,以实现整个生产循环过程的高效。样品的实物流转分析检测是保证钢铁质量的重要环节,主要包括:原材料进厂的样品采集、制样,中间产品的样本采集、制样,成品的样品采集、制样主要是指成本钢材的抽样检测,确保钢材质量。
分析检测过程是对夹物试样并分析检测获得结呆数据的过程,传统的分析检测手段一般是以手工化学分析方法为主,这种分析手段稳定性较差、人为误差大,不能保证检测结果与事实相符,目前,光电直读光谱仪已成为样本化学成分分析的首选仪器,X荧光光谱分析仪则是生铁和其它矿类化学成分分析的首选仪器,仪器分析相比于手工化学分析具有灵敏度高、准确性高的特点,相对缩小了检测误差;另一方面,这种仪器的生产本身就具有高精度、高稳定、快速化、自动化等优势,具有相当精密的物理与几何光学系统,精密机械系统,电子传感测量系统,计算机控制与数据处理及人机界面系统,是一种近乎完美的自动化分析检测装置,保证检测可靠性,加之多功能计算机软硬件系统技术,使其操作过程方便、简单、易于掌握。
信息流过程的自动化,指分析检测得到的结果数据到达生产现场需求者处或其它部门的过程,即这样的过程是信息的反馈过程,通过检测数据反映产品生产过程中存在的问题,进而改进生产工艺流程。传统的方式是通过电话报告或人工报告单的方式进行传送的,前者容易出差错,后者满足不了及时性要求,因此,通过远程自动报告的方式提高检测数据报出的速度和准确性成为大型钢铁企业需要解决的问题。实际生产过程中,不同企业应用不同远程报告装置,相当于实现了信息流过程的自动化。
虽然钢铁自动化技术已经深入企业生产的各个方面,但是其发展中还是存在着诸多问题,钢铁行业在生产过程中排放和泄露的有害物质,如果排放超标,将会有碍于环境安全,造成不良甚至于严重后果,企业要在各环节设定专门的检测装置以检测排放指标,一旦造成环境污染,企业所需的整治环境污染的成本将远远大于检测装置和在生产环节对废弃有害物质处理的成本,但由于引进治理废弃物质的设备成本较高,将其引入自动化系统中的环节复杂,因此很多企业放弃废弃物质处理设备的引进,虽然自动化系统中对于废弃物排放可以进行检测,但无法通过化学或物理手段治理使其达标后排放,企业不能兼顾生产效益与环境效益相结合。
2 钢铁自动化的发展动向与趋势
随着钢铁企业管理现代化、操作自动化的发展,及企业内控体系的不断完善,自动化系统已经成为企业内控系统中的一个重要组成部分,其自动化生产的各个环节被内控体系很好的监督与控制,实现效益与成本的双向调节,达到效益最大化、产能最大化,而保证成本最低的原则,信息管理系统(IMS)的应用就是这种趋势的很好体现,作为集现代化管理方法与计算机技术为一体的实验室管理自动化应用技术,IMS利用计算机和网络在数据采集、处理、存贮、传输等方面的强大功能,实现样品管理,数据管理、资源管理,事务管理、报表管理等实验室管理的自动化。
传统的钢铁企业发展方向是生产规模的扩大,以大规模来创造效益,现在的发展动向是从使产品质量稳定化发展到使产品高质量化精品化,现代高质量建筑对高质量钢材的需求数量巨大,钢材形态随着不同建筑要求而不同,要求企业要根据市场需求适时调整生产策略。
而随着经济的发展,高效、准确的自动化发展要求已经不能完全满足时代的要求了,低碳、节能、高产出、低成本逐渐成为自动化改革与发展的未来动向,激烈的钢铁行业市场竞争,竞争者不断降低生产成本,自动化系统的环节改良能够给企业在激烈的市场竞争中提供一席之地,走节能高效之路是企业的必然选择。而钢铁企业面临的难题是,在原材料燃料价格不断上涨的前提下,想要降低成本绝非易事,加之对自动化系统的改革本身就是对企业的一次大手术,要承担风险的同时,又要有巨大的财务资金的支持,改革后企业的发展前景是美好的,但改革的现状是资金链的短缺导致无法扳动改革的扳机,这种状况对于中国大多数钢铁企业而言都是难以摆脱的困境,政府政策倾斜与资金支持,企业上市融资、发放债券,抑或是银行贷款,拯救危局的手段多种多样,但何种手段会真正奏效,钢铁自动化的发展趋势如何,真的要我们拭目以待,翘首以盼。
3 结束语
目前,钢铁仍然是工业、农业,交通运输业和国防工业的基础。而自动化技术打破了长期以来传统的电气、仪表、计算机等技术在控制设备方面对钢铁企业的分工和专业界限,真正使控制对象成为一个有机联系的整体。提高了系统的操作性和实用性,使控制系统的硬件和软件资源可以共享,从而减少了钢铁设备的巨额投资。钢铁工业为适应市场经济的激烈竞争,必须加快发展自动化技术,发展计算机综合的自动控制系统和人工智能技术,并带动其他自动化技术,如新装备、检测技术、设备诊断等的发展,才能立足市场,获得更大发展。
参考文献
关键词:资源优势;采购价格;最大配比量;铁前成本
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.034
1 引言
如今钢铁市场持续低迷,钢铁行业净利润极低,加上面对环保风暴,钢铁行业遭受重大打击,此时降低铁前成本,便是保证吨钢利润的有利法宝,我公司采购的高钛酸粉价格较其他精粉每吨便宜五、六十元,也就意味着多使用一吨高钛酸粉,吨钢利润就能提升五、六十元。对此在保证各项产质量的前提下,进行研究高钛酸粉的最大使用量,以降低铁前成本,提高吨钢利润。
2 正文
2.1 对含钛精粉的研究
我国含钒精粉主要以钒钛磁铁矿为主,钒钛磁铁矿主要分布在攀西和承德地区,攀钢和承钢冶炼钒钛磁铁矿技术已经相当成熟。大部分企业和技术人员都是对钒钛磁铁矿进行研究,而我厂采购的高钛酸粉中钒含量可忽略不计,主要是考虑钛含量,但是总的来看,还是以研究烧结矿中钛含量为主,所以关于钒钛磁铁矿方面的文献具有一定的参考价值。其他企业和相关技术人员主要从烧结矿中碱度、FeO、SiO2、MgO、Al2O3、TiO2以及铁水中含钛炉渣变稠特性等方面进行研究。
2.2 碱度对钒钛烧结矿质量的影响
我公司高炉使用钒钛烧结矿,分析碱度影响对含钛烧结矿冶金性能影响的试验研究,随着烧结矿碱度由1.7倍到2.1倍,粒度趋向均匀,碱度为1.8倍时返矿率25 %,随着碱度的增大,烧结的返矿率降低到20%,碱度由1.9增至2.1时,返矿量变化不大,粒度(15-40mm)烧结矿随着碱度升高而增加,主要原因是铁酸钙液相量增大,随着CaO的含量增加,更易生成低熔点液相,烧结的固结强度增大。
(1)冶金性能测定。经化学成分分析,发现随碱度的提高,成品矿中化学成分变化不明显,只有CaO含量随碱度增加而增大,这是因为增加了生石灰配比造成的,而FeO含量随碱度提高呈下降趋势,是由于增加生石灰配比,混合料制粒效果良好,料床透庑越虾茫氧化气氛增加,铁酸钙的生成抑制了Fe3+向Fe2+的转变。
(2)低温还原粉化率。碱度由1.7倍增至2.1倍时,低温还原粉化率得到改善,碱度的变化对低温还原粉化率影响较大。分析原因主要是烧结矿碱度越高,越有利于铁酸钙系低熔点化合物的生成,增加了液相量的数量,高碱度烧结原料中的生石灰数量增多,粘结剂的增大有利于烧结原料的造球性,改变料层的透气性,有利于铁酸钙的生成和保留。
(3)荷重软化性能。烧结矿的荷重软化性能受碱度影响较大,碱度低的烧结矿中矿物种类多,强度小,烧结矿受热膨胀产生大量细小颗粒,更易形成低熔点硅酸盐矿物,使烧结矿过早收缩,在高炉冶炼过程中提前出现软熔带,缩短间接还原反应时间,因此高碱度烧结矿是缩短软溶区间,软熔带位置低的优质原料。
2.3 TiO2含量对烧结矿性能影响的研究
根据TiO2含量的增大,烧结料熔化温度随着上升,液相量随之减少,液相流动性变差,烧结矿强度和成矿率均有所下降,还原性变差,熔化性和滴落性能变低。
实际生产中,随着TiO2含量增加,应利用相应的方法消除其不利影响,如:提高料层厚度、增加配碳量、添加硼化物等相应措施,可以有效的增强烧结过程。
2.4 FeO对钒钛烧结矿产质量影响的研究
FeO对钒钛烧结矿的成矿率和转鼓指数有很大的影响,FeO含量为3.3%时,烧结矿的成矿率和转鼓指数均有所下降,成矿率为55.2%,转鼓指数为72. 3%,随着FeO含量增加,烧结矿的成矿率和转鼓指数随之增大。FeO含量小于8.0%时成矿率和转鼓指数升高较快,8.0%-9.5%时幅度升高较小,当FeO等于9.5%时,成矿率和转鼓强度达到最高,当FeO含量大于9.5%时,随着FeO含量增加,烧结矿的成矿率和转鼓强度则下降。
2.5 MgO对钒钛烧结矿冶金性能影响的研究
随着MgO质量分数的提高,烧结矿还原度稍有下降。随着MgO含量增大,烧结矿低温还原粉化率随之降低,当MgO的质量分数从2.3%增加到2.5%、2.8%、3.2%、3.5%时,烧结矿低温还原粉化率分别下降了0.23、1.08、2.1、3.01个百分点。
2.6 炼铁使用含钛烧结矿的影响
(1)含钛炉渣的化学成分。炼铁高炉产生的炉渣,其成分主要来源于含铁原料(烧结矿、球团矿)、燃料(焦炭、煤粉)所带入的各项成分,为满足高炉冶金性能要求,选择并确定合适的炉渣成分,其冶炼操作过程称为造渣制度。一般造渣制度形成四元渣系(CaO-SiO2-MgO-AL2O3),而冶炼钒钛烧结矿则为五元渣系(CaO-SiO2-MgO-AL2O3-TiO2)。含钛炉渣按照TiO2含量,可分为高钛渣(>25%)、中钛渣(15%-25%)和低钛渣(
(2)含钛炉渣粘度。关于含钛高炉渣的碱度,主要是二元碱度(
CaO/SiO2)和TiO2含量变化是影响高炉在高温还原条件下粘度的主要因素;含钛炉渣粘度根据TiO2含量的变化在一定的区间范围内呈正比关系变化;高钛渣的粘度随着碱度的增加,先变大然后减小,且在在二元碱度(CaO/SiO2)为1.2时达到最大值。
3 结论
含钛炉渣的冶炼过程受很多因素的影响,其中CaF影响最大, MgO含量增大时,炉渣的粘度变化不大;炉渣碱度增大时,炉渣的粘度呈反比关系降低,TiO2含量增加,炉渣粘度变化基本不变,说明TiO2含量变化对炉渣粘度影响不大;当炉渣温度升高时,炉渣粘度增加,TiO2在高温状态被C还原成高熔点物质TiC或TiN高熔点化合物,随着炉渣中TiO2的增加,炉渣粘度快速上升,因此说明炉渣温度变化是影响含铁炉渣粘度变化的主要因素,即铁水物理热的高低,是含铁炉渣粘度变化的主要因素。
参考文献:
[1]李文英.碱度对钒钛烧结矿质量的影响[R].
关键词:CO2腐蚀;穿孔;失效分析;腐蚀产物形貌;腐蚀机理;
1 前言
在石油和天然气勘探开发过程中,CO2作为开采伴生气同时产出。由于CO2的广泛存在,使得石油和天然气开采和集输的整个过程面临着严重的CO2腐蚀威胁[1]。
CO2容易溶于水,形成H2CO3,降低环境的pH,对石油和天然气开采与集输系统中的油套管钢、管线钢等造成严重的腐蚀,并且H2CO3可以直接在钢铁表面还原,因此在相同pH条件下,CO2水溶液的腐蚀性要比HCl溶液还要强[2]。CO2腐蚀穿孔造成的原油和天然气泄漏事故,不仅直接造成了资源的浪费,还污染了水和大气资源,破坏了环境。在能源需求日益增大,油气工业大发展的今天,CO2腐蚀成为困扰油气工业发展的一个极为突出并急需解决的问题。
2 腐蚀分析
2.1化学成分分析
取样对泄漏管道进行化学成分分析,结果见表1。分析结果表明,管道的化学成分符合GB/T 9711.2-1999[3]的对规定。
2.2. 扫描电镜分析
对管道内部泄漏孔处进行扫描电镜检测,发现其内壁被腐蚀产物覆盖,腐蚀产物上可见龟裂裂纹,未见金属表面。
2.3 XRD物相分析
为确定腐蚀产物的结构,对管道内壁泄漏孔处的腐蚀产物进行了XRD物相分析。检测结果表明,腐蚀产物的主要物相为Fe3O4、α- Fe2O3和FeO。
2.4 水质分析
取泄漏管道沿线的7组水样进行氯离子含量测定,结果显示氯离子含量最高达到6522mg/L,最低也到了250mg/L。说明氯离子的含量已经达到了很高的程度。
3. 腐蚀机理分析
根据上述的分析,管道在泄漏前处于非常恶劣的环境。首先,管道底部可能残留Cl-含量很高的液态水;其次管道在安装完成后,长期接触富含CO2和O2的空气。在上述因素的影响下,在管道内壁发生了复杂的电化学腐蚀过程,最终导致管道内壁的点蚀和全面腐蚀的发生。
相关研究表明,在潮湿的环境中,C02的存在既可造成全面腐蚀,也可能造成局部腐蚀。其中Cl-和温度是影响C02腐蚀形态最重要的两个因素。排除其他因素的影响,根据温度的不同可将CO2腐蚀分为三类:低温区(150℃),形成钝化膜抑制腐蚀的发生。
在本案例中,显然管道内部是处于低温区,因此加入只存在CO2腐蚀的话,管道会发生全面腐蚀,不会导致管道在短时间内穿孔泄漏。
Cl-在金属材料的腐蚀过程中是一个非常特殊、非常重要的例子,它是诱发点蚀和促进点蚀的重要因素。首先,当腐蚀产物膜的保护性较差时,溶液中的Cl-会降低材料表面钝化膜形成的可能性或加速钝化膜的破坏,租金局部腐蚀损伤;其次,Cl-能优先吸附于金属缺陷的内应力所诱发腐蚀产物膜中产生的各种缺陷处,或者挤掉吸附的其他阴离子,或者穿过膜的孔隙直接与金属接触后发生作用,形成可溶性的化合物,引起金属表面的微区溶解而产生点蚀核心;再者,Cl-的自催化效应会加速金属的溶解,导致金属一直处于活化态;最后,为维持点蚀坑内的电中性,Cl-还会在点蚀坑内富集,造成局部pH值下降,而且Cl-在点蚀坑内外的浓度也会导致局部电偶腐蚀,闭塞电池效应会很强,形成坑外大阴极、坑内小阳极促进坑内铁的溶解,最终导致局部腐蚀速率很高,形成点蚀坑。
但是在CO2的腐蚀体系中并不是存在Cl-就会发生点蚀,Cl-的浓度只有到达30mg/L以上时点蚀才会发生。在上述案例中,Cl-的浓度最低的水样也远远超过了30mg/L;加上CO2的腐蚀处于低温区,管道内部产生的FeCO3膜疏松且无附着力,甚至不能成膜,不能有效阻止Cl-渗透到腐蚀层内部,最终导致点蚀的发生。具体的电化学腐蚀机理[4]如下:
阳极反应:
Fe+Cl-+H2O=[FeCl(OH)]-ad+H++e
[FeCl(OH)]-ad ―>FeClOH+e
FeClOH+H+=Fe2++Cl-+H2O
阴极反应:
CO2+H2O=H2CO3
H2CO3+e―>Had+HCO3-
HCO3-+H+=H2CO3
Had+Had=H2
由上述分析可知,管道内部是一个富氧环境,O2的存在也会对CO2的腐蚀起到促进作用。首先,O2作为去极化剂在有氧的条件下会与前面生成的Fe2+直接反应生成Fe3+,Fe3+再与O2去极化生成的OH-反应生成Fe(OH)3沉淀。若Fe2+迅速氧化成Fe3+的速度超过Fe3+的消耗速度,腐蚀过程就会加速进行。在管道内部气液交界处,充足的O2会不停的将Fe2+氧化成Fe3+,超过Fe3+的沉淀的速度,腐蚀过程就会加速进行,进而加快了气液交界处点蚀坑的生长速度。再者,随着点蚀坑内腐蚀反应的进行,腐蚀坑内部O2逐渐被消耗,而外部O2浓度一直较高,腐蚀坑内外形成O2浓差电池,氧浓度大的区域电位低,是为阴极;氧浓度小的区域电位高,是为阳极,再一次导致坑外大阴极、坑内小阳极的形成,促进腐蚀坑的发展。具体的电化学反应机理如下:
Fe2++ O2+H2O=Fe3++2OH-
Fe3++3OH-=Fe(OH)3
另外,残留水中Ca2+、Mg2+等离子也会促进管道内壁点蚀的形成;内部载荷的作用也同样会促进点蚀的发展。
4结论
【关键词】烧结矿粒级 原料结构 固定炭 混合料水分
一、前言
烧结矿粒级对高炉冶炼过程影响很大,粒度不均匀或过小时,高炉内料柱透气性变差,煤气上升阻力增大;粒度过大会减小煤气和铁矿石的接触面积,还原性较低,因此需要烧结矿中间粒级40~10mm比例要多,>40mm和10~6.3mm的比例要少。烧结矿粒级影响因素较多,原料结构、混合料粒度组成,烧结混合料的固定炭配比和水分含量,以及烧结过程,因此需要通过烧结杯试验分析影响烧结矿粒级的影响因素,为烧结生产提供技术指导。
二、试验方案、方法及原燃料理化性能
(一)试验方案制定
本次试验方案是设定五个原料结构:全精粉、配15%外粉、配30%外粉、配45%外粉、全外粉。每个原料结构固定烧结矿碱度2.0倍,烧结矿MgO2.5%;每组原料结构的燃料配比按固定碳2.9%、3.1%、3.3%三个水平进行调整;固定原料结构和燃料配比后进行混合料水分调整。外粉选用近1~2年来宣钢烧结生产常用的铁矿粉,分别是PB粉、FMG粉、巴标粉和卡粉,四种外粉分别按1.75∶1∶1.75∶1.125作为一个整体与精粉进行同比例调整。试验中各种原料的配比均为其所占所有入烧原料的百分比。用直观分析对试验结果进行统计分析。试验原料结构见表1。
(二)试验方法及流程
首先根据试验方案进行配料计算,用电子秤称出每种试验原料,混合料水分根据试验方案设定进行配加,一混为人工混合,二混为滚筒混合4min。用16~10mm的成品烧结矿铺底料,铺底料2 kg,底料高度20mm;设定工艺参数:点火时间90s、点火温度1150±50℃、点火负压6000Pa、 烧结负压:9600Pa;采取人工布料,计算机自动控制烧结过程并进行数据采集。烧结结束后,将烧结矿从2m高处自由落下三次,装入振动筛筛330s,大于6.3mm的烧结矿为成品矿,检验烧结矿的成品率、粒度组成、计算烧结垂直烧结速度、利用系数。同时取样做转鼓强度检测、化学成分分析。
(三)原燃料化学成分及粒度组成
本次试验所用精粉为当地精粉,从贮料场半自熔大堆取回,外粉为PB粉、FMG粉、巴标粉和卡拉加斯粉,均从贮料大堆取回,高炉返矿从贮料大堆取回,取回后充分混匀,并取样进行化学成分分析及粒度测定;燃料和钙镁灰从生产现场取得,所用原燃料均能保证是生产所用原料, 原燃料化学成分见表2,含铁料粒度等级见表3。
由数据可知,本次试验所用的外粉PB粉和FMG粉硅含量较低,品位较低,结晶水含较高,巴标粉和卡拉加斯粉品位高,但巴标粉硅含量较高,巴标粉和卡拉加斯粉为赤铁矿,PB粉和FMG粉由赤铁矿和褐铁矿组成,四种外粉TiO2含量较低,其它杂质较少。精粉为磁铁矿,TiO2含量较高。四种外粉的粒级较好,适宜作球核料,精粉-200目含量较高,为64%,适宜作粘结料。
三、试验数据分析
(一)试验数据
试验数据见表4
用直观分析对试验结果进行统计分析。原料结构为试验因素A,五个水平分别为1(全精粉)、2(15%外粉)、3(30%外粉)、4(45%外粉)、5(全外粉);固定炭配比为试验因素B,三个水平分别为1(2.9%)、2(3.1%)、3(3.3%),混合料水分为C因素,水平为1(7.0~7.2)、2(7.3~7.4)、3(7.5~7.6)、4(7.7~7.8)、5(7.9~8.0)
(二)烧结矿粒级影响因素分析
烧结矿粒级需要中间粒级40~10mm比例要多,>40mm和10~6.3mm的比例要少,不同原料结构对烧结矿粒级的影响:由表4数据分析可知,在全精粉烧结中烧结矿粒级中>40mm所占比例最多,为14.94%,而小粒级也较多为14.15%,40~10mm中间粒级最少,为70.9%,全精粉烧结烧结矿粒级最差,两头多,中间粒级少。随着外粉配比的增加,中间粒级随着外粉比例增加是增加的趋势,但在全外粉时略有下降;>40mm的粒级随着外粉比例提高是降低的趋势,但在全外粉有所增加;10~6.3mm的粒级先是降低,在外粉30%时最低,以后随着外粉配比的增加又增加,在全外粉烧结小粒级最高。这是因为在混合料制粒中,小于0.2mm颗粒作为粘附细料,大于0.7mm颗粒作为球核。在全精粉烧结中,只有外配高炉返矿0.7mm以上颗粒作为球核料,精粉作为粘附层,整个混合料中球核料少,混合料粒度强度差,烧结过程中,透气性差,垂直烧结速度降低,因此出现透气性差,液相大面积粘结现象,液相量少,不能有效粘结未熔矿物,致使小粒级增多;随着外粉的增加,混合料中0.7mm以上颗粒增加,外粉特别是低熔点的外粉增加,更易生成铁酸钙粘结相,包裹更多颗粒料,使整体中间粒级增多,小粒级减少。由于颗粒料增多,料层透气性增强,避免出现了由于透气性差,液相大面积粘结现象,因而>40mm的烧结矿大粒级降低。 在全外粉烧结时,颗粒料继续增加,粘附细料减少,料层透气性好,垂直烧结速度加快,致使液相结晶不充分,出现小粒级增多现象,反而使中间粒级有所降低。从数据比较来看,外粉配比在30~45%时烧结矿粒级趋于均匀,粒级最优,外粉配比在15%和全外粉中间粒级有所降低,特别是全外粉烧结时小粒级最多,全精粉烧结中间粒级最低,指标最差。因此外粉和精粉合理搭配时,保证足够的球核料,又有适宜的粘附料,控制垂直烧结速度,烧结矿粒级指标保持较优。
固定炭含量对烧结矿粒级的影响:适宜的燃料用量有利于烧结过程的进行,能生成足够的液相,燃料用量较小,液相层较薄,料层透气性就好,大粒级减少,小粒级增多;燃料用量较多,液相层增厚,大粒级增多,小粒级减少。就本次试验结果来看,随着固定炭含量的增加,>40mm粒级增加,10~6.3mm小粒级减少,但40~10mm中间粒级基本保持不变,固定炭含量对烧结矿中间粒级影响较小,对>40mm粒级和10~6.3mm小粒级影响因素较大,生产中只要保持适宜的固定炭含量即可。
混合料水分对烧结矿粒级的影响:混合料水分在烧结中起到的一个主要作用是制粒,是影响混合料制粒的最主要因素。在混合料制粒中,小于0.2mm颗粒作为粘附细料,大于0.7mm颗粒作为球核料,中间颗粒很难粒化,制粒过程取决于混合料水分,当混合料水分增加时,这些颗粒粘结成粗粒球核,也可作为粘结细粉粘结在球核料中。在本次试验中,混合料水分较小时,混合料粒制不好,料层透气性差,垂直烧结速度降低,液相大面积粘结,液相层保持时间延长,液相结晶较充分,因而>40mm粒级较多,小粒级减少,整体烧结矿粒级偏大,40~10mm中间粒级降低。随着混合料水分增加,>40mm的粒级是减少的趋势,10~6.3mm的小粒级是增多的趋势,40~10mm中间粒级也是增多的趋势。这是由于水分增多,混合料平均粒径增大,料层透气性好,避免出现了由于透气性差,液相大面积粘结现象,因而>40mm的烧结矿大粒级降低;由于混合料水分增加,垂直烧结速度增快,料层透气性增强,高温保持时间缩短,液相结晶不充分,出现烧结矿小粒级增多现象,整体烧结矿粒级是偏小的趋势,但小粒级增加的幅度小于>40mm粒级增多的幅度,因此整体中间粒级增多。如果水分过高,垂直烧结速度过快,液相固结不充分,小粒级增加幅度大,整体烧结矿粒级偏碎。因此生产中保持适宜的混合料水分,控制合理的垂直烧结速度,烧结料层既有良好透气性,又能使烧结矿高温保持时间延长,液相结晶充分,烧结矿粒级组成较为均匀。
由极差分析可知,大于40mm和中间粒级主要影响因素是混合料水分和原料结构,小粒级主要影响是混合料水分和固定炭含量。
四、试验结论
(一)由本次试验可知,混合料水分和原料结构是影响烧结矿粒级的最主要影响因素。固定炭影响因素次之。因此生产中应有适宜的粉矿和精矿配比以及适宜的混合料水分,保证烧结矿粒级指标最佳。
(二)全精粉烧结由于颗粒料少造成垂直烧结速度降低,烧结矿料级中间粒级较少,大于40mm和小粒级较多,烧结指标最低;增加外粉配比,粒级指标得到改善,外粉配比在30~45%时指标最优。
(三)增加固定炭含量,烧结矿粒级中>40mm粒级增加,10~6.3mm小粒级减少,但40~10mm中间粒级基本保持不变。
(四)混合料水分较低时,>40mm粒级较多,液相层保持时间延长,液相结晶较充分,小粒级减少,整体烧结矿粒级偏大,40~10mm中间粒级降低。随着混合料水分增加,>40mm的粒级是减少的趋势,10~6.3mm的小粒级是增多的趋势,40~10mm中间粒级也是增多的趋势。混合料水分高于适宜值,垂直烧结速度过快,液相固结不充分,小粒级增加幅度大,整体烧结矿粒级偏碎。