Между механической прочностью окатышей, прочностью при истирании и стойкостью при быстром нагреве существует тесная связь. Поэтому эти свойства необходимо оценивать совместно. С увеличением пористости окатышей возрастает стойкость при быстром нагреве с одновременным увеличением количества пылевидных частиц от истирания окатышей и снижением прочности окатышей при раздавливании. Механические свойства окатышей зависят от температуры обжига, времени выдержки при этой температуре, скорости нагрева и охлаждения. Изменение этих показателей связано с химическим и минералогическим составами окатышей и определяет их механические и металлургические свойства окатышей без снижения их металлургической ценности.
Определение влияния различных факторов на образование мелочи в обожженных окатышах проводилось в лабораторных условиях. Отбирались неофлюсованные окатыши с одной обжиговой тележки с трех уровней по её высоте. Окатыши были разделены по фракциям для каждого уровня. В экспериментах были испытаны 4 фракции обожженных неофлюсованных окатышей +16мм;-16+12,5мм; -12,5+11,2мм; -11,2+8мм. Все фракции сбрасывали с высоты 2 м по несколько раз. После сбросов фракций находили массу целых и массу разбившихся окатышей и вычисляли процент разбившихся, а также определяли средний диаметр окатышей до сброса и после. Прочность окатышей на истирание определяли по изменению диаметра окатыша при сбросе, причем из массы одной фракции отбирались не менее 9 окатышей, и измерялся усредненный диаметр до и после сброса. Прочность окатышей каждой фракции измерялась после каждого сброса. Полученные данные представлены в виде таблицы 1.
Изменение относительного диаметра при сбросах говорит о степени истирания окатышей. Физические основы формирования показателя сопротивления истиранию базируются на двух факторах - форме (степени шероховатости) поверхности и уровне спекания частиц, находящихся в поверхностном слое окатыша. Состояние поверхности, в конечном счёте, и определяет образование мелочи при взаимном трении окатышей. Из данных таблицы 1 можно определить, что наибольшее истирание имеют окатыши фракции -8+5мм и поэтому после трех сбрасываний они, практически, превращаются в пыль. Это можно объяснить тем, что мелкие окатыши имеют большую поверхность соприкосновения друг с другом, поэтому и увеличивается сила трения, способствующая истиранию. Минимальное истирание наблюдается у окатышей диаметром -12,5+11,2мм. При этом максимальное значение истирания для любой фракции происходит при 3 сбросах, а затем оно уменьшается.
Таблица 1. Изменение диаметра окатышей при сбросе (%)
|
Количество сбросов |
+16мм |
-16+12,5мм |
-12,5+11,2мм |
-11,2+8мм |
-8+5мм |
|
1 |
2,0 |
0,5 |
1,0 |
1,8 |
3,8 |
|
2 |
4,0 |
1,0 |
1,8 |
3,5 |
7,0 |
|
3 |
5,1 |
1,4 |
2,2 |
4,0 |
10,0 |
|
4 |
4,4 |
1,2 |
2,1 |
3,0 |
- |
|
5 |
2,8 |
0,8 |
2,0 |
2,04 |
- |
|
6 |
0,8 |
0,5 |
2,0 |
1,0 |
- |
Также для любого гранулометрического состава относительное изменение массы разбившихся окатышей увеличивается при увеличении количества сбросов до 3 раз, затем происходит уменьшение. Учитывая, что сбрасывание происходило с высоты 2м, ориентировочно можно сказать, что при сбрасывании с высоты 5-6м окатыши разрушаются максимально. Это связано, видимо, с тем, что те окатыши, которые имеют сравнительно небольшие прочностные характеристики, разрушаются в течение первых трех сбросов. Наиболее прочными являются окатыши класса -16+12,5мм. Это класс окатышей, размеры которого являются оптимальными для более равномерного прогрева при сушке, обжиге и охлаждении, и в то же время не настолько большими, чтобы под действием силы тяжести при сбросе они разрушались.
Наибольшее разрушение появляется в окатышах нижних слоев тележки. Для фракций 16+12,5мм разрушение является минимальным. По данным, полученным в результате эксперимента, можно судить о том, что окатыши, находящиеся в верхнем слое являются наиболее прочными Если в верхнем слое уменьшение прочности достигает для различных фракций 5-10%,то для среднего и нижнего слоев это значение может иметь величину 10-15%.Также по полученным данным можно судить о том, что наиболее прочными окатышами являются окатыши фракции -11,2+8мм .
Известно, что чем меньше размер окатышей, тем быстрее завершаются процессы упрочнения. Поэтому прочность мелких окатышей должна быть выше по сравнению с крупными. Однако чем крупнее окатыши, тем на большую площадь распространяется раздавливающее усилие, тем, следовательно, меньшую удельную нагрузку испытывает окатыш. Этим объясняется кажущийся рост прочности при увеличении диаметра окатышей, обожженных в одинаковых условиях, с 7 до 14 мм. Более крупные окатыши не выдерживают и сниженной удельной нагрузки, прочность их низка, так как процессы спекания в них не завершены. В результате проведенных экспериментов было выяснено, что наилучшими прочностными свойствами обладают неофлюсованные окатыши фракции -11,2+8мм, а наименьшим истиранием -12,5 +11,2мм.