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鐵礦含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度研究及機(jī)理分析

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2018-03-22  作者:楊樂(lè)彪, 李家新, 楊佳龍, 魏汝飛, 孟慶民, 龍紅明  瀏覽次數(shù):1357
 
核心提示:摘要:為了探究含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度的變化情況,采用全自動(dòng)球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度在線測(cè)試裝置,測(cè)試了含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度,利用正交試驗(yàn)考察了還原溫度、n(C)/n(O)(摩爾比)、還原時(shí)間3 個(gè)因素對(duì)含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度的影響,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了計(jì)算分析。根據(jù)單因素控制變量進(jìn)行了含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度與還原冷卻后抗壓強(qiáng)度的對(duì)比試驗(yàn),結(jié)合熱力學(xué)原理和XRD檢測(cè)結(jié)果分析了含碳球團(tuán)高溫強(qiáng)度的機(jī)理。研究結(jié)果表明,在950~1 250 ℃條件下,含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度的變化趨勢(shì)是一個(gè)先降低后升高的過(guò)程,在1 050 ℃左右時(shí),含碳
 鐵礦含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度研究及機(jī)理分析

楊樂(lè)彪, 李家新, 楊佳龍, 魏汝飛, 孟慶民, 龍紅明

(安徽工業(yè)大學(xué)冶金工程學(xué)院,安徽馬鞍山243002)

摘要:為了探究含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度的變化情況,采用全自動(dòng)球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度在線測(cè)試裝置,測(cè)試了含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度,利用正交試驗(yàn)考察了還原溫度、n(C)/n(O)(摩爾比)、還原時(shí)間3 個(gè)因素對(duì)含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度的影響,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了計(jì)算分析。根據(jù)單因素控制變量進(jìn)行了含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度與還原冷卻后抗壓強(qiáng)度的對(duì)比試驗(yàn),結(jié)合熱力學(xué)原理和XRD檢測(cè)結(jié)果分析了含碳球團(tuán)高溫強(qiáng)度的機(jī)理。研究結(jié)果表明,在950~1 250 ℃條件下,含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度的變化趨勢(shì)是一個(gè)先降低后升高的過(guò)程,在1 050 ℃左右時(shí),含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度達(dá)到最低值,而后球團(tuán)強(qiáng)度隨金屬鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加開(kāi)始回升。通過(guò)因素極差計(jì)算得到極差計(jì)算結(jié)果RT=67.33、Rn(C)/n(O)=33.80、Rt=9.09;在n(C)/n(O) 與還原時(shí)間相同的條件下,球團(tuán)還原冷卻后抗壓強(qiáng)度與高溫在線抗壓強(qiáng)度隨溫度變化的差別較大;在還原溫度與還原時(shí)間相同的條件下,兩者抗壓強(qiáng)度變化趨勢(shì)基本一致。

關(guān)鍵詞:鐵礦含碳球團(tuán);高溫強(qiáng)度;還原;正交試驗(yàn)

含碳球團(tuán)是指將鐵精礦粉配上一定量的固體還原劑(煤粉和焦粉等)與適當(dāng)?shù)酿そY(jié)劑充分混勻后,經(jīng)造球機(jī)或壓球機(jī)制備成一種含碳含鐵的小球或冷熱壓塊[1]。含碳球團(tuán)以其優(yōu)良的自還原性和原料的廣泛性等優(yōu)點(diǎn),受到冶金工作者的關(guān)注,被認(rèn)為是煉鐵工藝結(jié)構(gòu)優(yōu)化的優(yōu)質(zhì)爐料之一。但是,目前因其自身強(qiáng)度的影響導(dǎo)致使用受到限制,例如在轉(zhuǎn)底爐中只能鋪2~3 層,這大大限制了其在工業(yè)上的應(yīng)用。為了防止在運(yùn)輸、裝爐過(guò)程中發(fā)生破碎,在含碳球團(tuán)生球強(qiáng)度方面,國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究[2-5]。在含碳球團(tuán)預(yù)熱后強(qiáng)度方面也有不少學(xué)者做了深入的研究[6-9]。對(duì)含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度方面的研究還較少,高運(yùn)明等[10]對(duì)有機(jī)黏結(jié)劑含碳球團(tuán)高溫強(qiáng)度進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)定;儲(chǔ)滿生等[11]針對(duì)熱壓含碳球團(tuán)高溫強(qiáng)度做了一些研究。由于含碳球團(tuán)高溫強(qiáng)度的研究情況十分復(fù)雜,影響因素較多,如溫度、還原時(shí)間、配煤量等,故有必要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

通過(guò)模擬轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的升溫制度,重點(diǎn)研究了氮?dú)鈿夥障潞记驁F(tuán)還原過(guò)程中高溫抗壓強(qiáng)度的變化,并根據(jù)正交試驗(yàn)研究了還原溫度、n(C)/n(O)、還原時(shí)間3 因素對(duì)含碳球團(tuán)的高溫強(qiáng)度的影響,并在同等的試驗(yàn)條件下對(duì)含碳球團(tuán)的高溫強(qiáng)度與還原冷卻后強(qiáng)度進(jìn)行合理對(duì)比。結(jié)合上述試驗(yàn)結(jié)果,再根據(jù)熱力學(xué)原理與XRD檢測(cè)結(jié)果分析了含碳球團(tuán)在還原過(guò)程中強(qiáng)度變化機(jī)理,為含碳球團(tuán)的后續(xù)研究提供參考。

1 試驗(yàn)

1. 1 試驗(yàn)原料

本試驗(yàn)所用的原料是由廣東鐵精礦粉、神華煙煤、華佳膨潤(rùn)土組成。其中鐵精礦化學(xué)成分和煤粉工業(yè)分析結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

圖片1 

1. 2 試驗(yàn)裝置

全自動(dòng)球團(tuán)高溫耐壓試驗(yàn)裝置如圖1 所示。該裝置主要由加熱系統(tǒng)、壓力測(cè)定系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理和計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)4部分組成。

圖片2 

(1)加熱系統(tǒng)。由爐體、發(fā)熱元件、氮化硅結(jié)合碳化硅底板、載樣匣體等組成。采用耐高溫抗熱震性良好的耐火纖維作為內(nèi)襯,周圍使用耐高溫低導(dǎo)熱的高級(jí)保溫材料。試驗(yàn)爐最高溫度可達(dá)1 500 ℃。爐體安裝在爐架上,支撐爐底的螺旋頂盤安裝在其上方。推樣裝置安裝在高溫爐后面,由微電機(jī)經(jīng)減速器,絲杠螺母帶動(dòng)碳化硅質(zhì)推桿推動(dòng)到爐內(nèi)載樣匣體,使試樣可以在爐內(nèi)移動(dòng),安全限位器確保了推樣裝置的活動(dòng)范圍,保證了試樣位置的準(zhǔn)確性。

(2)壓力測(cè)定系統(tǒng)。采用的是機(jī)械加荷,主要包括電動(dòng)機(jī)、壓桿、壓力傳感器和限位器組成。伺服電機(jī)經(jīng)絲杠螺母使壓頭移動(dòng),實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的加荷。測(cè)力傳感器使用的是變頻技術(shù)和精度高、性能穩(wěn)定的拉壓力傳感器,緊固在壓頭下面。傳感器經(jīng)水冷隔熱裝置與夾頭連接,夾頭以?shī)A持70 mm×70 mm的壓棒,壓頭行程開(kāi)關(guān)(限位器)安裝在頂座上左內(nèi)側(cè)。

(3)數(shù)據(jù)采集處理。自動(dòng)記錄和保存所需數(shù)據(jù),力值-時(shí)間曲線圖,根據(jù)所需要的試樣數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī)采用的是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。

(4)計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)用的是自開(kāi)發(fā)軟件,所有電器及儀表均在其中,起到驅(qū)動(dòng)主機(jī)加荷系統(tǒng)和控制高溫試驗(yàn)爐的作用。

1. 3 試驗(yàn)方法與過(guò)程

為了研究還原溫度、n(C)/n(O)、還原時(shí)間對(duì)含碳球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響,利用L16(34)正交表進(jìn)行多因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)[12-13],以考察各因素對(duì)含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度的影響(表3)。其次,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)影響較大的因素進(jìn)行單因素控制變量試驗(yàn)。

圖片3 

本試驗(yàn)按照n(C)/n(O) 為0.9~1.2 比例配料,配加2%的膨潤(rùn)土。將按上述比例配好的料均勻混合后制成球團(tuán),直徑為12~15 mm,放入烘箱中,在120 ℃條件下干燥4 h。

將爐子升到試驗(yàn)預(yù)定溫度恒溫10 min,將干燥后的球團(tuán)取6 個(gè)外觀良好的依次放在碳化硅滑塊上,然后快速推到恒溫區(qū)域進(jìn)行反應(yīng)并同時(shí)通入氮?dú)猓?.2 m/h)保護(hù)。時(shí)間到后,點(diǎn)擊測(cè)試按鈕進(jìn)行測(cè)試,壓桿以6 mm/min 的加荷速率下降,計(jì)算機(jī)將自動(dòng)記錄每個(gè)試樣的抗壓強(qiáng)度,取6個(gè)試樣的平均值作為該試驗(yàn)條件下的高溫抗壓強(qiáng)度值,球團(tuán)在1 150 ℃在線強(qiáng)度測(cè)試試驗(yàn)過(guò)程如圖2 所示。本研究中的含碳球團(tuán)高溫強(qiáng)度指高溫狀態(tài)下,在壓桿下降固定距離時(shí)豎直方向上對(duì)其施加均勻壓力直至球團(tuán)抗壓強(qiáng)度曲線出現(xiàn)陡升陡降時(shí)的峰值。

圖片4 

試驗(yàn)后,將試樣取出迅速放入預(yù)先裝有煤粉的密閉石墨坩堝中冷卻,取冷卻后試樣進(jìn)行檢測(cè)分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2. 1 試驗(yàn)結(jié)果分析

含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度是判斷球團(tuán)高溫性能的重要指標(biāo)之一,球團(tuán)的高溫抗壓強(qiáng)度越高,越有利于生產(chǎn)。由表4 可知,不同還原溫度、不同n(C)/n(O) 和不同還原時(shí)間條件下的球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度有很大的差異。由正交試驗(yàn)極差分析原理可知,極差越大表明該因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響越大。極差計(jì)算的結(jié)果從大到小分別為67.33、33.80、9.09,它們所對(duì)應(yīng)的因素依次為還原溫度、n(C)/n(O)、還原時(shí)間。根據(jù)極差計(jì)算結(jié)果,可以得出影響球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度的因素依次為:還原溫度> n(C)/n(O) > 還原時(shí)間。

圖片5 

為了更清楚地描述各因素對(duì)球團(tuán)高溫強(qiáng)度的影響,用各因素的綜合平均抗壓強(qiáng)度值作圖,如圖3所示。從圖3 中可以看出,各因素對(duì)球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度各不相同。含碳球團(tuán)隨著n(C)/n(O) 的增大,高溫抗壓強(qiáng)度降低,隨著溫度的升高先降低后升高,隨著還原時(shí)間延長(zhǎng)高溫抗壓強(qiáng)度逐漸升高。球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度在n(C)/n(O) 為0.9 條件下隨還原溫度、還原時(shí)間的變化如圖4 所示。還原冷卻后抗壓強(qiáng)度如圖5所示。

圖片6 

圖片7 

圖片8 

從圖4 和圖5 可以看出,球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度與還原冷卻后抗壓強(qiáng)度的變化趨勢(shì)有很大的區(qū)別。在高溫狀態(tài)下,含碳球團(tuán)強(qiáng)度在950~1 250 ℃是一個(gè)先降低再升高的過(guò)程,如圖4 所示。而同樣試驗(yàn)條件下,還原冷卻后抗壓強(qiáng)度隨溫度升高不斷增大,如圖5所示。

在950 ℃下,含碳球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度較大是因?yàn)槊悍劢Y(jié)焦與高溫固結(jié)的作用;在1 050 ℃時(shí),由于鐵氧化物直接還原反應(yīng)的發(fā)生,含碳球團(tuán)內(nèi)部鐵礦粉與煤粉緊密接觸使得球團(tuán)內(nèi)部反應(yīng)速度很快,球團(tuán)內(nèi)部孔隙率增大,孔徑變大且球團(tuán)開(kāi)始軟化導(dǎo)致球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度急速下降。在1 150 ℃時(shí)有金屬鐵生成,球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度主要取決于內(nèi)部金屬鐵的量,相比于1 050 ℃時(shí)球團(tuán)抗壓強(qiáng)度開(kāi)始增大,到1 250 ℃時(shí)金屬鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)快速增加,球團(tuán)抗壓強(qiáng)度隨之持續(xù)增大。

為了更進(jìn)一步探究還原溫度、n(C)/n(O) 對(duì)含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度的影響,又進(jìn)行了單因素控制變量試驗(yàn)與分析。

2. 2 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2. 2. 1 還原溫度對(duì)含碳球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響

在n(C)/n(O) 為1.0、還原時(shí)間為40 min 試驗(yàn)條件下,含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度與還原溫度的關(guān)系如圖6所示。

圖片9 

從圖6 中可以看出,球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度在950~1 250 ℃下是一個(gè)先減小后增大的過(guò)程。在950~1 050 ℃內(nèi)球團(tuán)抗壓強(qiáng)度快速下降,在1 050~1 250 ℃球團(tuán)抗壓強(qiáng)度逐漸增大。球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度在1 050 ℃時(shí)球團(tuán)中的鐵氧化物的軟化使球團(tuán)抗壓強(qiáng)度大大降低,而后隨著溫度的升高球團(tuán)中金屬鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷增加,球團(tuán)抗壓強(qiáng)度又開(kāi)始不斷升高。

2. 2. 2 n(C)/n(O) 對(duì)含碳球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響

在還原溫度為1 150 ℃、還原時(shí)間為40 min 條件下,含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度與n(C)/n(O) 的關(guān)系如圖7所示。

圖片10 

在還原溫度為1 150 ℃、還原時(shí)間為40 min 條件下,隨著n(C)/n(O) 的升高球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度不斷降低。這是由于含碳球團(tuán)的配煤量有一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?,?dāng)配煤量超過(guò)這個(gè)范圍時(shí),煤的熱解與揮發(fā)會(huì)帶走大量的熱,間接阻礙了金屬鐵的形成,而后期含碳球團(tuán)的高溫抗壓強(qiáng)度主要靠反應(yīng)生成的金屬鐵的量,所以當(dāng)配煤量超過(guò)一定量時(shí),含碳球團(tuán)抗壓強(qiáng)度開(kāi)始不斷降低,這與儲(chǔ)滿生等[11]研究的結(jié)果相一致。

3 討論

3. 1 熱力學(xué)分析

由鐵氧化物還原的熱力學(xué)可知,生成自由能負(fù)值越大(或氧勢(shì)越低)的氧化物越穩(wěn)定[14]。在Ellingham 圖中,F(xiàn)e2O3曲線的位置最高(氧勢(shì)最高)最不穩(wěn)定,F(xiàn)e3O4次之,穩(wěn)定性最強(qiáng)的是FeO,故鐵礦含碳球團(tuán)在不同還原溫度下抗壓強(qiáng)度變化的原因是:當(dāng)溫度在室溫到400 ℃左右時(shí),含碳球團(tuán)的強(qiáng)度主要靠球團(tuán)內(nèi)部的黏結(jié)劑發(fā)揮作用,隨著溫度的持續(xù)升高,黏結(jié)劑逐漸失效,抗壓強(qiáng)度開(kāi)始降低,在600~1 050 ℃時(shí),球團(tuán)主要發(fā)生以下反應(yīng)[15]

圖片11 

含碳球團(tuán)內(nèi)部的Fe2O3 主要被還原成Fe3O4,也有少量的被還原成FexO。在從Fe2O3 到Fe3O4 的轉(zhuǎn)變過(guò)程中由于晶格的轉(zhuǎn)變,造成晶格的扭曲,產(chǎn)生了極大內(nèi)應(yīng)力。同時(shí)球團(tuán)內(nèi)部直接還原的發(fā)生,使球團(tuán)內(nèi)部的縫隙持續(xù)增大,球團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松,所以當(dāng)溫度為1 050 ℃時(shí),球團(tuán)抗壓強(qiáng)度達(dá)到最低水平,當(dāng)溫度達(dá)到1 050 ℃后,球團(tuán)內(nèi)部主要發(fā)生以下反應(yīng)[15]

圖片12 

浮氏體(FexO) 被還原成金屬鐵,隨著溫度的升高和還原時(shí)間的增加,含碳球團(tuán)內(nèi)部形成金屬鐵連晶使球團(tuán)抗壓強(qiáng)度開(kāi)始增大。

3. 2 含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度機(jī)理分析

為了進(jìn)一步剖析含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度的變化機(jī)理,對(duì)不同條件試驗(yàn)后的樣品做了XRD成分分析。從圖8(a)中可以看出,n(C)/n(O) 為1.0 的含碳球團(tuán)在950 ℃下還原40 min 時(shí)主要發(fā)生的是Fe2O3到Fe3O4的轉(zhuǎn)變,此時(shí)由煙煤生成的膠質(zhì)和含碳球團(tuán)內(nèi)部高溫固結(jié)的方式共同作用,使含碳球團(tuán)在950 ℃時(shí)還能有較好的高溫抗壓強(qiáng)度。

圖片13 

從圖8(b)中可以看出,n(C)/n(O) 為1.0 的含碳球團(tuán)在1 050 ℃下還原40 min 后仍以Fe3O4為主,但出現(xiàn)了少量的金屬鐵。由于生成金屬鐵的量很少對(duì)強(qiáng)度幾乎不產(chǎn)生影響。其次,由于球團(tuán)內(nèi)部鐵礦粉與煤粉緊密接觸,使得反應(yīng)速度很快,球團(tuán)內(nèi)部氣孔增加,孔徑變大[16]。又由于從Fe2O3到Fe3O4的轉(zhuǎn)變過(guò)程中晶格的轉(zhuǎn)變,造成晶格的扭曲而產(chǎn)生的極大內(nèi)應(yīng)力,故此時(shí)球團(tuán)強(qiáng)度大大降低,達(dá)到最低值,這與試驗(yàn)結(jié)果和熱力學(xué)分析結(jié)果相符。

從圖8(c)中可以看出,n(C)/n(O) 為1.0的含碳球團(tuán)在1 150 ℃下還原40 min時(shí),試樣中鐵的衍射峰最強(qiáng),此時(shí)試樣中的鐵氧化物很少,只存在少量的FeO。因?yàn)榇蟛糠值蔫F氧化物已經(jīng)被完全還原成金屬鐵,球團(tuán)發(fā)生縮聚,球團(tuán)內(nèi)部以金屬鍵的方式相互連接,所以與1 050 ℃相比其強(qiáng)度有了顯著的提高。

3. 3 高溫抗壓強(qiáng)度與還原冷卻后抗壓強(qiáng)度對(duì)比分析

含碳球團(tuán)抗壓強(qiáng)度與還原溫度的關(guān)系如圖9 所示。從圖9中可以看出,含碳球團(tuán)高溫強(qiáng)度與還原冷卻后抗壓強(qiáng)度有很大的差別。球團(tuán)還原冷卻后抗壓強(qiáng)度隨溫度升高快速增大,在1 250 ℃時(shí)球團(tuán)達(dá)到3373.60 N/個(gè),而高溫抗壓強(qiáng)度則是一個(gè)先減小后增大的過(guò)程。球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度與還原冷卻后抗壓強(qiáng)度變化趨勢(shì)不同,是因?yàn)樵? 000 ℃以后球團(tuán)中的鐵氧化物出現(xiàn)軟化現(xiàn)象,故球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度相較于還原冷卻后抗壓強(qiáng)度要小很多。球團(tuán)在1 050 ℃時(shí)的高溫抗壓強(qiáng)度相較于950 ℃大大降低,就是由于出現(xiàn)軟化現(xiàn)象,隨后因?yàn)榍驁F(tuán)中金屬鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,強(qiáng)度開(kāi)始逐漸增大。球團(tuán)還原冷卻后抗壓強(qiáng)度隨金屬鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加不斷增大,在950 ℃時(shí)無(wú)金屬鐵的生成,故抗壓強(qiáng)度較低,隨著環(huán)境溫度的升高,球團(tuán)中開(kāi)始生成金屬鐵,且溫度越高金屬鐵生成速率越快,因此抗壓強(qiáng)度快速增大。

圖片14 

n(C)/n(O) 與含碳球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的關(guān)系如圖10所示。從圖10 中可以看出,含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度與還原后冷卻后抗壓強(qiáng)度都隨著n(C)/n(O) 的增大而不斷降低。原因是由于隨著n(C)/n(O) 的增大,球團(tuán)中的含煤量不斷增加,煤粉的熱解帶走部分熱量,阻礙了球團(tuán)中鐵氧化物直接還原與間接還原反應(yīng)的發(fā)生,從而阻礙了球團(tuán)內(nèi)部金屬鐵的形成,故球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度都出現(xiàn)了不斷降低的趨勢(shì)。相比較而言,球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度要比還原冷卻后抗壓強(qiáng)度小很多,是因?yàn)樵诟邷貢r(shí)球團(tuán)中鐵氧化物軟化行為導(dǎo)致的。

圖片15 

通過(guò)對(duì)比球團(tuán)高溫強(qiáng)度與還原冷卻后強(qiáng)度可知,兩者的差別很大,不存在直接的關(guān)系。所以要想對(duì)含碳球團(tuán)在還原爐內(nèi)的高溫冶金性能有更深一步的認(rèn)識(shí),需盡可能在高溫狀態(tài)下對(duì)其進(jìn)行研究。

4 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)正交試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行3 因素的極差計(jì)算分析,得到RT=67.33、Rn(C)/n(O)=33.80、Rt=9.09??梢缘贸鯮T>Rn(C)/n(O)>Rt,所以3 因素中對(duì)含碳球團(tuán)高溫強(qiáng)度影響最大的是還原溫度T,其次是含碳球團(tuán)的n(C)/n(O),影響較小的是還原時(shí)間t。

(2)由單因素對(duì)比試驗(yàn)可知,含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度與還原冷卻后抗壓強(qiáng)度有很大的差別,在950~1 250 ℃試驗(yàn)條件下還原冷卻后的球團(tuán)抗壓強(qiáng)度隨著溫度的升高逐漸增大,而高溫抗壓強(qiáng)度則有一個(gè)先減小后增大的過(guò)程。

(3)由還原后試樣的XRD 衍射分析結(jié)果可以看出,在1 050 ℃時(shí),含碳球團(tuán)主要是以Fe3O4的形式存在,在Fe2O3到Fe3O4的轉(zhuǎn)變過(guò)程中,由于晶格的轉(zhuǎn)變,造成晶格的扭曲,產(chǎn)生了極大內(nèi)應(yīng)力;其次,球團(tuán)內(nèi)部鐵氧化物直接還原的發(fā)生使球團(tuán)內(nèi)部孔隙率增加,孔徑變大,且浮氏體(FexO)的出現(xiàn)使得內(nèi)部的孔隙進(jìn)一步變大,導(dǎo)致此時(shí)含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度大大降低,達(dá)到了一個(gè)最低值,在1 050 ℃后,含碳球團(tuán)高溫抗壓強(qiáng)度主要依靠還原生成的金屬鐵的量決定。

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