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球团矿高温抗压强度研究
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侯健1 方觉2 王杏娟2 王婷婷1 (1．河北钢铁集团邯钢公司炼铁部，2．河北理工大学冶金与能源学院) 摘要：试验主要使用一个可调气氛高温抗压试验机模拟高炉内的温度条件，重点研究了球…
侯健1 方觉2 王杏娟2 王婷婷1
(1．河北钢铁集团邯钢公司炼铁部，2．河北理工大学冶金与能源学院)
摘要：试验主要使用一个可调气氛高温抗压试验机模拟高炉内的温度条件，重点研究了球团矿反应后高温抗压强度的变化规律。
关键词：球团矿 强度 高温 反应后 高炉
1前言
在高炉块状带区域，温度低于1000℃左右部位，球团矿尚处于固态，无粘着现象。高炉煤气由下部向上流经固体料层，固体料层的透气性好坏直接影响到煤气流的化学能和热能利用。如果球团矿在块状带区域发生碎裂也会造成炉料的透气性变坏，所以，研究球团矿在高炉内的高温抗压强度对高炉生产有十分重要的指导意义[1-4]。
2球团矿高温抗压强度研究
2．1球团矿试样还原度测定
选取冷态外观良好的球团试样十个，分成A、B两组。用实验室煤气发生炉制成主要成分见表l的还原气对球团试样进行不同温度下的吊篮还原试验(如图1)，为了确定试验中各组球团矿试样的还原率，必须对吊篮试验后的每个试样进行成分分析，根据反应后试样的全铁和亚铁含量值依据公式(1)、(2)计算出反应后试样的还原率R和金属化率Rm见表2。
Rm？（MFe／TFe）？100％ （2）
式中：Fe2+-亚铁含量，％；
TFe-全铁含量，％
2．2球团矿试样抗压强度试验及结果
为了研究球团矿在高炉内抗压强度的变化规律，得到试样后即可进行高温抗压试验。试验设备是一台可调气氛高温抗压试验机，原理见图2。试验机附加一个密封的高温炉，可在还原性、中性或氧化性气氛中连续检验10个试样最高至1500℃的抗压强度。本试验在中性气氛(氮气)中进行。抗压强度Sp定义为试样被压碎时的压力值与试样横截面积的比值。实验结果如表3所示。图3、4为试验前后的球团矿试样。
2．3试验数据分析
2．3．1球团矿还原率与温度的关系
根据表2的试验结果，可以得到在A、B两组试验反应条件下唐钢球团矿过程样还原率与温度的关系，如图5、6所示。
2．3．2球团矿抗压强度与温度的关系
根据表3所示数据，利用Origin统计分析软件进行数据一次线性拟合，分别得到唐钢球团矿过程样在A、B两组实验中抗压强度随温度变化的关系图。如图7、8所示。
Sp？5．5347？0．0030T (3)
Sp？4．5991？0．0023 T (4)
2．3．3球团矿抗压强度与还原率的关系
根据表2表3所示数据，得到唐钢球团矿过程样在A、B两组试验中抗压强度随还原率变化的关系图。如图9、10所示。
3讨论
(1)由图5、6可以看出：随着温度的升高，球团矿的还原率是逐渐增大的，变化趋势是先急剧后缓慢。关系图变化趋势说明在高炉块状带球团矿自上而下还原率逐渐增大，在块状带上部温度较低区域有近似直线关系，当温度高于750℃后还原率的变化率急剧降低。两组试验中球团矿还原率变化趋势相差不大。
(2)由图7、8可以看出：球团矿过程样的抗压强度与温度大致呈线性关系，随着温度的升高，球团矿抗压强度逐渐下降。这说明在高炉块状带球团矿的抗压强度随着炉料的下降呈线性递减。式(3)和(4)的斜率表示在不同反应条件下，球团矿抗压强度随温度增加的递减率。在两组实验中，唐钢球团矿抗压强度随温度增加的递减率分别为0．0030和0．0023，可以得出，相同球团矿在高炉块状带的抗压强度随温度升高的递减率相差不大。
(3)由图9、10可以看出：随着还原率的增加，球团的抗压强度逐渐降低，当还原率达到一定高度时，球团矿抗压强度急剧下降。在高炉块状带球团矿上部，球团矿还原主要通过间接还原完成，还原率呈线性增大，球团矿的抗压强度也随之呈线性下降。在块状带下部，还原率变化很大，球团矿抗压强度受其影响急剧下降。
4结论
(1)高炉内块状带低温区球团矿还原率增加很快，二者具有近似直线关系。在高温区则还原率变化不大。
(2)在高炉块状带内球团矿的抗压强度分布受温度和还原率的双重影响，可用近似的直线关系来描述。
(3)高炉内块状带内球团矿的抗压强度随还原率的增加而降低，在块状带下部还原率变化很大，球团矿抗压强度也随之骤降。
参考文献
1 唐惠庆，郭兴敏，CO／CO2气氛下含碳球团还原动力学模型及其应用．钢铁研究学报，2000(6)：1～6．
2 傅念新，复合含碳球团直接还原的理论和工艺．北京：北京科技大学．1996．
3王有满，铁矿球团使用S型有机粘结剂实验研究．第三届全国炼铁精料会论文集(重庆)，1992：631~634．
4 Thermal analysis in examination of reduction of blast furnace pellets．Journal of thermal analysis and calorimetry，1998(11)：79~84．
图3、4所对应的函数表达式分别为：
其中：
（1）
