冶金焦炭机械强度的测定方法

发布时间：2017-09-01

 

焦炭在运输过程中和高炉生产中要受到撞击、挤压、摩擦和高温作用，如果焦炭强度不够，则很容易碎裂成小块或变成焦末，当这些小块和焦末进人高炉后，就会恶化高炉炉料的透气性，造成高炉操作困难。所以，焦炭要有一定的机械强度，才能保证在运输过程中不碎裂和到达高炉风口一带时保持原来的块状。焦炭的机械强度是高炉冶炼对焦炭要求的重要指标。

焦炭的机械强度是指焦炭的抗碎强度和耐磨强度两项指标。

焦炭是形状不规则的多孔体，并有纵横裂纹，当受外力冲击时，由于应力集中，焦炭会沿裂纹碎裂开。焦炭在外力冲击下抵抗碎裂的能力称为焦炭的抗碎强度，以M40或M25表示。

焦炭的耐磨强度是指焦炭抵抗摩擦力破坏的能力，以M10表示。

焦炭的机械强度是用米库姆转鼓试验得来的，它是在冷态下试验的结果，不能准确地反映焦炭在高炉中的热强度。

一、方法提要

焦炭在转动的鼓中，不断地被提料板提起，跌落在钢板上。在此过程中，焦炭由于受机械力的作用，产生撞击、摩擦，使焦块沿裂纹破裂开来以及表面被磨损，用以测定焦炭的抗碎强度和耐磨强度。

二、仪器设备

1．转鼓(如图4―5所示)

鼓体是钢板制成的密闭圆筒，无穿心轴。

鼓内直径(1000±5)mm，鼓内长(1000±5)mm，鼓壁厚度不小于5ram(制作时为8mm)，在转鼓内壁沿鼓轴的方向焊接四根100mm×50mm×10mm(高×宽×厚)的角钢作为提料板，把鼓壁分成四个相等面积。角钢的长度等于转鼓的内壁长度(为清扫方便，每根角钢两端可留10mm间隙)，角钢100mm的一边对准转鼓的轴线，50mm的一边和转鼓曲面接触，并朝着转鼓旋转的反方向。

转鼓圆柱面上有一个开口，开口的长度为600mm，宽为500mm，由此将焦炭装入、卸出和清扫。开口应安装一个盖，盖内壁的大小与鼓体上的开口相同，且曲率及材质与转鼓鼓壁一致。这样，当盖关紧时，其内表面与转鼓内表面应在同一曲面上。为了减少试样的损失，在盖的四周应镶嵌橡胶垫或羊毛毡。

转鼓由1.5～2.2kw的电动机带动，经减速机以25r/min的恒定转速运转100转，并采用计数器控制规定转数。转鼓应安装手动装置，可以向正、反两个方向旋转，便于卸空。

转鼓每季度标定一次转数。如100转超过4min±10s，应及时调整。

每半年检查一次转鼓磨损情况，用测厚仪测量转鼓的厚度，鼓壁任一点厚度小于5mm时，转鼓应更换。鼓内任一根角钢，其磨损深度达到5HⅡn部分的总和超过500mm，即需修补或更换。

2．圆孔手筛

①筛片有效尺寸为1000mm×700mm，孔径分别为60mm、40mm、25mm和10mm，尺寸见表4―8。

②筛片用冲床冲孔L，冲孔后不允许用锤子打平其边缘，可用砂轮将毛刺打平。

③筛框一律用木板制作。

④筛子孔径每季度检查一次，任何一个孔的直径超过允许偏差时，即为废孔。当筛片孔率为10％时，需及时更换。

3．方孔筛

采用表4―6规定的方孔筛。

4．计量秤

感量为0.1kg。每次试验前要校正零点。

三、试样的采取和制备

1．试样的米取

试样的采取按焦炭试样采取和制备的规定进行。

当发现试样的水分过大，对试验结果有影响时，需作适当处理，方可进行试验。

2．试样的准备

(1)M_{25和M10按焦炭试样的筛分组成测定方法进行筛分并称量各粒级焦炭质量(不包括小于25mm部分)，按各粒级筛分比例称取转鼓试样，每份试样为50kg(称准至0.1kg)。每次试验最少应取两份试样。}

(2)M_{40和M10将试样用直径为60mm的圆孔筛进行人工筛分，并进行手穿孔(即筛上物用手试穿过筛孔，只要在一个方向可穿过筛孔者，均作筛下物计)。筛分时，每次入筛量不超过15kg，既要力求筛净，又要防止用力过猛，使焦炭受撞击破碎。}

称取筛上物(大于60mm)的焦炭转鼓试样，每份试样为50kg(称准至0.1kg)。每次试验最少应取两份试样。

允许采用机械筛，但须与手筛进行对比试验，无显著性差异，方可使用；当有争议时，以手筛为准。

四、试验步骤

①将其中一份试样，小心放入已清扫干净的鼓内，关紧鼓盖，取下转鼓摇把，开动转鼓，100转后停鼓，静置1～2min，使粉尘降落后，打开鼓盖，把鼓内焦炭倒出，并仔细清扫，收集鼓内鼓盖上的焦粉。

②将出鼓的焦炭依次用直径25mm和10mm的圆孔筛进行筛分(测定M_{25和M10)，或用直径40mm和10mm的圆孔筛进行筛分(测定M40和M10)，其中25mm、40mm部分进行手穿孔。筛分时每次入筛焦量不超过15kg，既要力求筛净，又要防止用力过猛使焦炭受撞击而破碎。也可采用机械筛，但须与手筛进行对比试验，无显著性差异，方可使用；当有争议时，以手筛为准。}

③分别称量大于25mm、25～10mm及小于10mm(测定M_{25和Ml0)，或大于40mm、40～10mm及小于10mm(测定M40和M10)各粒级焦炭的质量(称准至0.1kg)，其总和与人鼓焦炭质量之差为损失量。当损失量≥0.3kg时，该试验无效；损失量＜0.3kg时，则计入小于10mm一级中。}

五、结果计算

 抗碎强度M_{25或M40(％)按式计算：}

耐磨强度M_{10(％)按式计算：}

式中m――入鼓焦炭的质量，kg；

m_{1――出鼓后大于25mm或40mm焦炭的质量，kg；}

 m_{2――出鼓后小于10nm焦炭的质量，kg。}

试验结果精确至0.1％报出。

六、精密度

重复性要求见表4―9。

参考资料：煤质分析及煤化工产品检测

 

【关键词】冶金焦炭，机械强度，高炉冶炼，奥科官网，北京世纪奥科 

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