Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для упрочнения неофлюсованных окисленных железорудных окатышей.
Известен «Способ защиты поверхности обожженных окатышей от истирания и разрушения при перегрузках и транспортировании» (патент РФ №2151205, МПК С22В 1/24, опубл. 2000), согласно которому осуществляют приготовление пленкообразующего раствора из лигносульфонатов технических (ЛСТ), латекса и воды, производят нанесение его на окатыши, имеющие температуру 120-220°С, с удельным расходом 25-38 кг пленкообразующего раствора на 1 т окатышей при следующем соотношении упомянутых компонентов, мас.%: ЛСТ 2,5-3,5; латекс 1,5-2,5; вода остальное. Использование изобретения позволяет снизить потери готового продукта и повысить за счет этого экономические показатели. Основной недостаток способа - снижение качества шихтового материала из-за преднамеренного его загрязнения.
Известны способы обработки окатышей для их упрочнения путем добавки в состав различных материалов. Примерами данных способов могут служить патент «Способ окускования металлургического сырья» (патент РФ №2016100, МПК С22В 1/24, опубл. 1994) и патент «Окатыши для металлургического производства» (патент РФ №2225889, МПК С22В 1/243, опубл. 2004). По первому из указанных патентов процесс приготовления окатышей включает смешивание компонентов шихты с упрочняющей добавкой в смесительном барабане, увлажнение, окомкование и спекание (обжиг) на агломерационной (обжиговой) машине, при этом в качестве упрочняющей добавки вводят предварительно измельченный кимберлит, из которого извлечены алмазы. Второе техническое решение заключается в том, что в состав окатышей вводят железосодержащий материал, связующее и воду. В качестве связующего предлагается использовать отходы травителя медных плат на основе хлорного железа при следующем соотношении компонентов, мас.%: железосодержащий материал 73-80; отходы травителя 8-12; вода 12-15. Способы решают поставленные перед ними задачи, но имеют существенный недостаток. Они изменяют химический состав шихты, что негативно сказывается на качестве металлургического продукта. Дополнительно вводимый материал, в некоторых случаях (патент №2225889), может быть достаточно агрессивным и экологически вредным.
Наиболее близким к заявляемому и принятым за прототип является классический способ обработки железорудных окатышей (источник: книга «Металлургия чугуна» Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев А.Н. и др. под ред Ю.С.Юсфина. - М., ИКЦ «Академкнига», 2004, 774 с.), представленный на странице 184 указанного источника. Способ заключается в формировании окатышей путем окомкования влажной шихты в специальных аппаратах-окомкователях и упрочнения гранул обжиговым способом для придания окатышам прочности, необходимой для хранения, транспортировки к доменным цехам и проплавки их в печах. Недостатком способа-прототипа являются высокие требования к точности поддержания параметров технологического процесса - температуре, времени отжига, скорости охлаждения, существенно влияющих на прочность конечного продукта. К тому же прочность окатышей не удается улучшить на месте применения.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении прочности железорудных окатышей.
Такой результат достигается за счет того, что способ обработки железорудных окатышей, включающий формирование окатышей путем окомкования влажной шихты в окомкователях и упрочнения гранул обжиговым способом для придания окатышам прочности дополнительно производят обработку окатышей в импульсном магнитном поле прямоугольной формы, причем число импульсов составляет от 20 до 30, напряженность магнитного поля каждого импульса устанавливают от 400 до 480 эрстед, длительность каждого импульса выбирают в пределах от 0,1 до 0,2 с, длительность паузы между каждым импульсом устанавливают от 1 до 2 с.
Сущность заявляемого технического решения заключается в использовании эффекта влияния импульсного магнитного поля специальной формы на физические свойства железорудных окатышей. Влияние воздействия импульсного магнитного поля на прочность окатышей оценивалось путем проведения экспериментальных исследований опытных образцов, подвергавшихся обработке магнитным полем различной формы и напряженности при различных комбинациях числа импульсов, длительности и паузы между ними. В результате более 200 экспериментов были выбраны прямоугольная форма и диапазоны изменения указанных параметров воздействия, оказывающие наиболее положительное влияние на прочность продукта. В нижеприведенной таблице размещены результаты сравнительных исследований образцов металлургических окатышей, без обработки и подвергшихся магнитной обработке со следующими параметрами воздействия: число импульсов от 20 до 30; напряженность магнитного поля каждого импульса от 400 до 480 эрстед; длительность импульса в пределах от 0,1 до 0,2 с, длительность паузы от 1 до 2 с. Прочность оценивалась на сжатие в кг/окатыш. Анализ результатов, приведенных в таблице 1, указывает на значимое увеличение прочности окатышей на сжатие, что подтверждает наличие эффекта упрочнения.
| Таблица 1 |
| ВЛИЯНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПРОЧНОСТЬ ОКАТЫШЕЙ |
| № п/п |
№ окатыша |
Диаметр, мм |
Прочность на сжатие, кг/ок. |
Среднее по партии, кг/ок. |
% упрочнения |
| 1 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
| Исходные окатыши |
| 1 |
Исх-1 |
12-13 |
242 |
226,3 |
|
| 2 |
Исх-2 |
143,1 |
| 3 |
Исх-3 |
105 |
| 4 |
Исх-4 |
444,4 |
| 5 |
Исх-5 |
155,2 |
| 6 |
Исх-6 |
161,8 |
| 7 |
Исх-7 |
112 |
| 8 |
Исх-8 |
136,8 |
| 9 |
Исх-9 |
176,1 |
| 10 |
Исх-10 |
197,6 |
| 11 |
Исх-11 |
343,9 |
| 12 |
Исх-12 |
176,8 |
| 13 |
Исх-13 |
289,2 |
| 14 |
Исх-14 |
335,1 |
| 15 |
Исх-15 |
156,7 |
| 16 |
Исх 0-1 |
228,8 |
| 17 |
Исх 0-2 |
252,9 |
| 18 |
Исх 0-3 |
224,1 |
| 19 |
Исх 0-4 |
323,6 |
| 20 |
Исх 0-5 |
320 |
| Окатыши после упрочнения в импульсном магнитном поле |
| 21 |
1-1 |
12-13 |
266,4 |
268,5 |
18,6 |
| 22 |
1-2 |
451,7 |
| 23 |
1-3 |
194,5 |
| 24 |
1-4 |
416,0 |
| 25 |
1-5 |
191,4 |
| 26 |
2-1 |
196,7 |
| 27 |
2-2 |
323,6 |
| 28 |
2-3 |
334,7 |
| 29 |
2-4 |
207,2 |
| 30 |
2-5 |
288,2 |
| 31 |
3-1 |
151,4 |
| 32 |
3-2 |
284,6 |
| 33 |
3-3 |
274,6 |
| 34 |
3-4 |
115,0 |
| 35 |
3-5 |
331,1 |
Способ осуществляют следующим образом. Формирование окатышей путем окомкования влажной шихты производят в специальных аппаратах-окомкователях. Для увеличения механической прочности влажных окатышей, полученных после окомкования, их подвергают высокотемпературному обжиговому упрочнению. Имея свои достоинства и недостатки, каждый из этих способов увеличивает прочность окатышей и позволяет сформировать выходной продукт с достаточно высокими металлургическими свойствами. Разогретый продукт после высокотемпературного упрочнения доставляют в зону магнитной обработки, где на окатыши воздействуют магнитным полем прямоугольной формы с напряженностью каждого импульса от 400 до 480 эрстед. Подвергшись воздействию 20-30 импульсов, длительность каждого из которых составляет 0,1-0,2 с, а длительность паузы между импульсами выдерживают в пределах 1-2 с, окатыши поступают в накопительную емкость.
Предлагаемый способ позволяет увеличить прочность железорудных окатышей, уменьшая долю разрушившихся частиц при транспортировке их от обжиговой машины до загрузки в доменную печь.