ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРЯЧЕБРИКЕТИРОВАННОГО ЖЕЛЕЗА

Горячебрикетированное железо (ГБЖ) - продукт прямого восстановления железа в форме брикета с высоким (> 90 %) содержанием железа, используемый в сталеплавильном производстве. ГБЖ обладает постоянным химическим составом, имеет степень металлизации более 93 процентов, в связи с чем является идеальным сырьем для производства стали как в электродуговых печах, так и конвертерах.

ГБЖ получают из металлизованных окатышей, полученных в нашем регионе на АО «Лебединский ГОК» в процессах HYL-III и MIDREX, путем горячего прессования. В лаборатории кафедры металлургии и металловедения им. С.П. Угаровой были проведены испытания свойств горячебрикетированного железа. Для испытаний были использованы брикеты, полученные из металлизованных окатышей разных процессов (рис. 1)

Рисунок 1. Горячебрикетированное железо

Рисунок 2. Горячебрикетированное железо (вид сбоку)

 В лабораторных условиях исследовали такие свойства, как плотности (насыпную, кажущуюся и истинную), пористость, и влажность ГБЖ, которые являются основными при материальном и технологическом балансе производства брикетов.

Брикет взвешивается с точностью до 0,1 г, затем определяется его объем. Объем определяли следующим способом: закрывается брикет герметично пленкой, опускается в воду в мерный сосуд и регистрируется изменение объема, которое и определяет объем брикета с пленкой (V_общ.). Затем эту пленку формируем в виде плотного шарика и определяем его объем в мензурке (V_п). Разность между полученными объемами V_б= (V_общ.- V_п.) и дает значение объема брикета. Объем брикета измерялся 3 раза и определялся средний.

Зная массу брикета и его объем определим кажущуюся плотность по формуле:

                                                                      [1]

Влажность брикета - это доля влаги по отношению к массе брикета, выраженная в процентах. Масса влаги определялась следующим образом: брикет взвешивали с точностью до 0,01г, затем помещали в печь при температуре 100⁰ (рис. 2) до полного удаления влаги. Масса брикета измерялась через 10 минут до момента неизменной массы. Через 4 часа масса брикета оказалась равной 691,8г и далее не изменялась. Масса влаги определялась изменением массы брикета перед и после высушивания.

Рисунок 3. Высушивание брикетов в печи СНОЛ.

Результаты расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1

Кажущаяся плотность и влажность ГБЖ

Для определения открытой пористости полностью высушенный от влаги брикет помещали в воду, выдерживали 20 минут, достаточных для заполнения пор водой, и затем брикет взвешивали. Пористость определяем по формуле:

П= ( M_в/ ρ_в)/ V_б *100% [1],

Где M_в – масса воды, г, содержащейся в брикете

ρ_в – плотность жидкости, в данном случае воды, - 1г/см³ [2],

V_б  - объем брикета, см³,

Истинный объем брикета определяется как разница между измеренным объемом и объемом пор:

По массе брикета и истинному объему определяем истинную плотность брикета.

Результаты расчетов представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Результаты экспериментов

В результате экспериментов выяснено, что при определении физических свойств горячебрикетированного железа, несмотря на разные процессы получения металлизованного сырья, пределы величин отличаются не более чем на 3,2 %, за исключением кажущейся плотности, которая отличается на 11,4 %. На кажущуюся плотность влияет, в основном, работа пресса, значит данные прессования для этих брикетов были не совсем одинаковые.

Список литературы:

1. А.С. Тимофеева, Т.В. Никитченко. Экстракция черных металлов из природного и техногенного сырья. Лабораторный практикум Старый Оскол, 2012, 144 с.
2. Тимофеева А.С., Федина В.В. Справочник теплофизика-металлурга: уч.пособие. - Старый Оскол: Из-во кпц «Роса», 2008.-280 с.