38. Механическая прочность агломерата

Окускованные продукты высокого качества должны обладать достаточной прочностью, чтобы не разрушаться и не образовы­вать мелочи при транспортировке, загрузке в доменные печи и внутри печи по ходу плавки.

Прочность агломератов зависит от их физической и минерало­гической структур, что в свою очередь определяется природой агломерируемого материала и технологическими факторами: содержанием топлива в шихте, режимом зажигания, крупностью спекаемого материала, качеством смешивания шихты, скоростью фильтрации газа в слое.

Железорудные агломераты в целом обладают невысокой проч­ностью прежде всего из-за пористой структуры.

К основным причинам получения агломератов пониженной про­чности относятся недостаточное содержание твердого топлива в шихте и неудовлетворительный режим зажигания (низкая темпе­ратура горновых газов и небольшое время пребывания шихты под горном). Вследствие низких температур в зоне формирования агло­мерата образуется мало жидкой фазы, которая слабо связывает нерасплавившиеся кусочки шихты.

Трудно получить агломерат высокого качества при спекании крупнозернистой шихты (>8 мм). В условиях, характерных для агломерационного процесса, а именно при кратковременном воз­действии высоких температур, крупные кусочки руды и возврата не успевают прогреться в должной мере. Образующейся жидкой фазы оказывается недостаточно для получения прочного спека.

Особенно неблагоприятным оказывается присутствие в шихте крупных кусочков известняка, которые не могут полностью усвоиться расплавом и остаются в агломерате в виде самостоя­тельных включений извести, ослабляющих прочность спека

Снижение прочности агломератов происходит в основном в пе­риод их охлаждения, когда в объеме спека возникают большие на­пряжения.

На многих участках пирога возникающие таким образом на­пряжения превышают допустимые, в результате образуются тре­щины, по которым в дальнейшем будут разрушаться куски агло­мерата. Особенно сильно поражена микротрещинами верхняя часть агломерационного спека, в котором к тому же образуется много стекла.

Главной причиной снижения прочности железорудных мате­риалов являются затруднения, связанные с перестройкой кристал­лических решеток окислов железа в ходе восстановления.

Очевидно, что получение прочных агломератов требует соблю­дения оптимальных условий процесса и технологической дисци­плины, т. е. на спекание должна подаваться хорошо смешанная и окомкованная-шихта, содержащая нормальное содержание угле­рода; должен быть отрегулирован режим зажигания. К дополни­тельным технологическим приемам повышения прочности агломе­ратов относятся следующие.

Комбинированный нагрев, или спекание с использованием в течение ¹/₃ времени процесса горячего воздуха или продуктов сгорания (800—1000° С). В результате процессы формирования физической структуры агломерата, особенно в верхней части слоя, происходят достаточно полно.

В процессе так называемой термообработки агломерата, или повторного его нагрева до температур около 1100° С, сни­мается значительная часть внутренних напряжений, происходит раскристаллизация наиболее хрупкой составляющей агломерата — стекла.

Весьма эффективным способом увеличения прочности агло­мератов является агломерация в высоком слое. Сущность этого способа заключается в том, что с повышением высоты спекаемого слоя усиливается регенерация тепла по мере перемещения зоны формирования агломерата вниз, увеличивается время воздействия высоких температур на спекаемый материал, благодаря чему получается хорошо раскристаллизованная структура агломерата с небольшим количеством (5%) стекла, ослабляется действие фак­торов, ведущих к возникновению внутренних напряжений и по­явлению микротрещин. Чем выше слой, тем меньше оказывается доля малопрочного агломерата поверхностной части слоя. В отдельных случаях может оказаться целесообразной обра­ботка спека во вращающихся барабанах с последующим отсевом образовавшейся мелочи. Под воздействием динамических нагрузок разрушение агломерата происходит по наиболее слабым с точки зрения механической прочности участкам

Следует отметить, что целесообразность применения указанных мероприятий должна быть подтверждена экономическими показа­телями, так как эти приемы сопровождаются повышением рас­хода тепла или снижением производительности агломерационных машин.