球团矿不同气氛下的高温抗压强度

D0I:10.13374/.issn1001-053x.2011.10.016 第33卷第10期 北京科技大学学报 Vol.33 No.10 2011年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2011 球团矿不同气氛下的高温抗压强度 潘钊彬郭占成区荣哲 北京科技大学高效钢铁治金国家重点实验室，北京100083 ☒通信作者，E-mail:zeguo(@metall.usth.cdu.cn 摘要采用自行设计的高温抗压强度在线测定装置，研究了氧化球团矿在不同气氛下的高温强度变化规律，并对高温下强 度变化的机理进行了分析和探讨.实验结果表明：球团矿在中性气氛和氧化性气氛下的高温强度变化规律基本一致，表现为 在低于800℃的温度范围内，球团矿强度随着温度的上升而增大，但在800-900℃球团矿强度有个明显的下降，900-1100℃ 球团矿旷强度随温度的升高略有回升，1100℃以后强度急剧下降，到1200℃时已基本失去强度：中性气氛下的球团强度整体高 于氧化性气氛下的强度：在还原性气氛下，球团矿强度随着温度和还原度的提高而降低，至1100℃时强度基本消失 关键词高炉：球团矿：高温性能；抗压强度：气氛：机理 分类号TF046 High temperature compressive strength of ore pellets in different atmospheres PAN Zhao-bin,GU0 Zhan-cheng☒，RONG Zhe State Key Laboratory for Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:zcguo@metall.ustb.edu.cn ABSTRACT The high temperature compressive strength of oxidized pellets in different atmospheres was tested by means of a self- made high-temperature compressive strength on-line test system.It is shown that the variation laws of high temperature compressive strength of ore pellets in neutral and oxidizing atmospheres are basically consistent.The strength of ore pellets increases with the in- crease of temperature below 800C,but there is a significant decrease between 800C and 900C.At the range from 900C to 1100 C,the strength increases slightly with the increase of temperature.There is a sharp decline of strength above 1 100C and the strength nearly disappears at 1200C.As a whole the strength of ore pellets in neutral atmosphere is higher than that in oxidizing atmosphere. In reducing atmosphere,the strength of ore pellets decreases with the increase of temperature and reduction degree and almost disap- pears when the temperature reaches 1100C.The mechanism of the change in high temperature compressive strength of ore pellets was analyzed. KEY WORDS blast furnaces:ore pellets:high temperature properties:compressive strength:atmospheres:mechanisms 氧化球团矿作为良好的高炉入炉料，具有品位一般仅限于对氧化球团矿的常温强度研究及对 高、强度好、易还原和粒度均匀等诸多优点，在高炉 含碳球团矿高温强度的研究，对氧化球团矿高 治炼中可起到增产节焦、改善炼铁经济技术指标、降 温下的强度研究则极少见诸报道0 低生铁成本以及提高经济效益的作用.随着现代高 本文对氧化球团矿的高温强度进行了实验研 炉炼铁对精料和炉料结构的要求日趋严格，球团矿 究，总结了球团矿在不同气氛下高温强度的变化规 在钢铁工业中的作用越来越重要，己成为一种不可 律，并对其机理进行了分析和探讨 或缺的优质治金炉料. 1实验 在高炉治炼过程中，球团矿必须保持足够高的 强度，否则球团矿将出现大量破损，产生大量粉末， 1.1实验原料 造成局部料层空隙度变小，恶化料层透气性，甚至造 对多家钢铁厂生产的氧化焙烧球团矿进行了冷 成悬料，严重影响生产.目前对球团矿强度的研究 态抗压强度测试，结果表明C厂球团矿强度相对均 收稿日期：2010-09一25 基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(2007CB613504)

第 33 卷 第 10 期 2011 年 10 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 10 Oct． 2011 球团矿不同气氛下的高温抗压强度 潘钊彬 郭占成 荣 哲 北京科技大学高效钢铁冶金国家重点实验室，北京 100083 通信作者，E-mail: zcguo@ metall． ustb． edu． cn 摘 要 采用自行设计的高温抗压强度在线测定装置，研究了氧化球团矿在不同气氛下的高温强度变化规律，并对高温下强 度变化的机理进行了分析和探讨． 实验结果表明: 球团矿在中性气氛和氧化性气氛下的高温强度变化规律基本一致，表现为 在低于 800 ℃的温度范围内，球团矿强度随着温度的上升而增大，但在 800 ～ 900 ℃球团矿强度有个明显的下降，900 ～ 1 100 ℃ 球团矿强度随温度的升高略有回升，1 100 ℃以后强度急剧下降，到 1 200 ℃时已基本失去强度; 中性气氛下的球团强度整体高 于氧化性气氛下的强度; 在还原性气氛下，球团矿强度随着温度和还原度的提高而降低，至 1 100 ℃时强度基本消失． 关键词 高炉; 球团矿; 高温性能; 抗压强度; 气氛; 机理 分类号 TF046 High temperature compressive strength of ore pellets in different atmospheres PAN Zhao-bin，GUO Zhan-cheng ，RONG Zhe State Key Laboratory for Advanced Metallurgy，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: zcguo@ metall． ustb． edu． cn ABSTRACT The high temperature compressive strength of oxidized pellets in different atmospheres was tested by means of a self￾made high-temperature compressive strength on-line test system． It is shown that the variation laws of high temperature compressive strength of ore pellets in neutral and oxidizing atmospheres are basically consistent． The strength of ore pellets increases with the in￾crease of temperature below 800 ℃，but there is a significant decrease between 800 ℃ and 900 ℃ ． At the range from 900 ℃ to 1 100 ℃，the strength increases slightly with the increase of temperature． There is a sharp decline of strength above 1100 ℃ and the strength nearly disappears at 1 200 ℃ ． As a whole the strength of ore pellets in neutral atmosphere is higher than that in oxidizing atmosphere． In reducing atmosphere，the strength of ore pellets decreases with the increase of temperature and reduction degree and almost disap￾pears when the temperature reaches 1 100 ℃ ． The mechanism of the change in high temperature compressive strength of ore pellets was analyzed． KEY WORDS blast furnaces; ore pellets; high temperature properties; compressive strength; atmospheres; mechanisms 收稿日期: 2010--09--25 基金项目: 国家重点基础研究发展计划资助项目( 2007CB613504) 氧化球团矿作为良好的高炉入炉料，具有品位 高、强度好、易还原和粒度均匀等诸多优点，在高炉 冶炼中可起到增产节焦、改善炼铁经济技术指标、降 低生铁成本以及提高经济效益的作用． 随着现代高 炉炼铁对精料和炉料结构的要求日趋严格，球团矿 在钢铁工业中的作用越来越重要，已成为一种不可 或缺的优质冶金炉料． 在高炉冶炼过程中，球团矿必须保持足够高的 强度，否则球团矿将出现大量破损，产生大量粉末， 造成局部料层空隙度变小，恶化料层透气性，甚至造 成悬料，严重影响生产． 目前对球团矿强度的研究 一般仅限于对氧化球团矿的常温强度研究［1--4］及对 含碳球团矿高温强度的研究［5--8］，对氧化球团矿高 温下的强度研究则极少见诸报道［9--10］． 本文对氧化球团矿的高温强度进行了实验研 究，总结了球团矿在不同气氛下高温强度的变化规 律，并对其机理进行了分析和探讨． 1 实验 1. 1 实验原料 对多家钢铁厂生产的氧化焙烧球团矿进行了冷 态抗压强度测试，结果表明 C 厂球团矿强度相对均 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.10.016

·1210 北京科技大学学报 第33卷 匀（平均强度为2548N),故选择C厂球团矿进行高 度.每个温度测试四个球团的强度，取其平均值为 温强度实验.C厂球团矿的化学成分见表1. 实验结果 表1实验用球团矿的化学成分（质量分数） 1.3检测方法 Table 1 Chemical composition of tested pellets 本实验对球团矿化学成分的检测采用化学分析 TFe Feo SiO2 Cao Al2O3 Mgo Mno P 方法，按照GB6703一1986标准执行；利用光学显微 62.230.716.571.391.941.830.400.090.005 镜观察球团矿内部矿相结构：采用日本MAC仪器公 司21kW超大功率X射线衍射仪(XRD)测定球团 1.2实验装置及测定方法 矿不同温度下的物相；利用JSM6480LV型扫描电 采用自行设计的固体物料高温抗压强度在线测 镜(SEM)观察球团矿内部形貌，结合能谱仪(EDS) 定装置进行球团矿高温强度的测定，该装置的内部 分析球团矿微区成分. 结构如图1所示.该装置主要由高温炉体、气体控 制系统、压力测试系统和温度控制系统四部分组成 2实验结果 通过压力传感器的左右移动，可分别对球团矿的常 对不同气氛、不同温度下的球团矿进行了高温 温抗压强度和高温抗压强度进行在线测试（量程： 抗压强度测试，并对还原后的球团矿进行了化学分 0~5000N).通过数据线与计算机相连，可输出数 析，结果见图2和图3. 据得到位移一压力曲线.实验在硅钼棒管式炉内进 3000 行，可在不同气氛下从室温以不同速率连续升温至 2500 1700℃. 2000 流量温度压力位移时间 1500 1000H ·氨气 ·空气 500F 一氧化碳 0 2 600700800900100011001200 温度℃ 图2球团矿不同气氛下的高温强度 13 Fig.2 High temperature strength of ore pellets in different atmos- 14 pheres 5 760 0 。还原度 50 ●金属化率 40 40 30 30 1一刚玉底托：2一保护气进气口：3一刚玉下承压柱：4一热态球 团：5一温度传感器：6一炉体：7一刚玉上承压柱：8一压力传感器： 20 20 9一位移传感器：10一配重：11一电气控制系统：12一旋转压力杆： 10 10 13一冷态球团：14一金属压力座：15一电炉冷却水套 图1实验装置示意图 60 7008009001000110012品 Fig.1 Schematic diagram of the experimental setup 温度℃ 筛取直径10~12mm的球团进行实验.设定升 图3不同温度还原后球团矿的还原度和金属化率 温曲线，运行程序，同时通入保护性气体.待升温至 Fig.3 Reduction degree and metallization rate of reduced pellets at 预定温度后，将球团放入载样台，改通预定气体。保 different temperatures 温30min后，按下电机下降按钮，对球团进行抗压 从图2中可知，球团矿在中性气氛和氧化性气 强度测试，保存测试数据和位移μ压力曲线。实验在 氛下的高温强度变化规律基本一致，表现为在低于 氮气、空气和一氧化碳气氛下，选定在600、700、 800℃的温度范围内，球团矿强度随着温度的上升 800、900、1000、1100和1200℃下测定球团矿的强 而增大，但在800~900℃球团强度有个明显的下

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 匀( 平均强度为 2 548 N) ，故选择 C 厂球团矿进行高 温强度实验． C 厂球团矿的化学成分见表 1． 表 1 实验用球团矿的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of tested pellets % TFe FeO SiO2 CaO Al2O3 MgO MnO P S 62. 23 0. 71 6. 57 1. 39 1. 94 1. 83 0. 40 0. 09 0. 005 1. 2 实验装置及测定方法 采用自行设计的固体物料高温抗压强度在线测 定装置进行球团矿高温强度的测定，该装置的内部 结构如图 1 所示． 该装置主要由高温炉体、气体控 制系统、压力测试系统和温度控制系统四部分组成． 通过压力传感器的左右移动，可分别对球团矿的常 温抗压强度和高温抗压强度进行在线测试( 量程: 0 ～ 5 000 N) ． 通过数据线与计算机相连，可输出数 据得到位移--压力曲线． 实验在硅钼棒管式炉内进 行，可在不同气氛下从室温以不同速率连续升温至 1 700 ℃ ． 1—刚玉底托; 2—保护气进气口; 3—刚玉下承压柱; 4—热态球 团; 5—温度传感器; 6—炉体; 7—刚玉上承压柱; 8—压力传感器; 9—位移传感器; 10—配重; 11—电气控制系统; 12—旋转压力杆; 13—冷态球团; 14—金属压力座; 15—电炉冷却水套 图 1 实验装置示意图 Fig． 1 Schematic diagram of the experimental setup 筛取直径 10 ～ 12 mm 的球团进行实验． 设定升 温曲线，运行程序，同时通入保护性气体． 待升温至 预定温度后，将球团放入载样台，改通预定气体． 保 温 30 min 后，按下电机下降按钮，对球团进行抗压 强度测试，保存测试数据和位移μ压力曲线． 实验在 氮气、空气和一氧化碳气氛下，选 定 在 600、700、 800、900、1 000、1 100 和 1 200 ℃ 下测定球团矿的强 度． 每个温度测试四个球团的强度，取其平均值为 实验结果． 1. 3 检测方法 本实验对球团矿化学成分的检测采用化学分析 方法，按照 GB6703—1986 标准执行; 利用光学显微 镜观察球团矿内部矿相结构; 采用日本 MAC 仪器公 司 21 kW 超大功率 X 射线衍射仪( XRD) 测定球团 矿不同温度下的物相; 利用 JSM--6480LV 型扫描电 镜( SEM) 观察球团矿内部形貌，结合能谱仪( EDS) 分析球团矿微区成分． 2 实验结果 对不同气氛、不同温度下的球团矿进行了高温 抗压强度测试，并对还原后的球团矿进行了化学分 析，结果见图 2 和图 3． 图 2 球团矿不同气氛下的高温强度 Fig． 2 High temperature strength of ore pellets in different atmos￾pheres 图 3 不同温度还原后球团矿的还原度和金属化率 Fig． 3 Reduction degree and metallization rate of reduced pellets at different temperatures 从图 2 中可知，球团矿在中性气氛和氧化性气 氛下的高温强度变化规律基本一致，表现为在低于 800 ℃的温度范围内，球团矿强度随着温度的上升 而增大，但在 800 ～ 900 ℃ 球团强度有个明显的下 ·1210·

第10期 潘钊彬等：球团矿不同气氛下的高温抗压强度 ·1211· 降，900~1100℃球团强度随温度的升高略有回升， 900~1100℃，球团矿强度随着温度的上升而增大， 1100℃以后强度急剧下降，到1200℃时己基本失 这是高温下固相固结的结果 去强度.中性气氛下的球团强度整体高于氧化性气 球团被加热到某一温度时，矿粒晶格内的原子 氛下的强度.在还原性气氛下，球团矿强度随着温 获得足够的能量，克服周围键力的束缚进行扩散，并 度的上升而下降，尤其是900℃以后，强度下降趋势 随温度的升高，这种扩散加强，最后发展到在颗粒接 更加明显.1000℃时尚能保持500N•球-以上的强 触点或接触面上扩散，使颗粒产生黏结，颗粒间的空 度，而当温度达到1100℃后球团强度已经降至 隙变圆，孔隙率下降，球内各颗粒连接成一个致密的 30N,强度基本消失. 整体，球团强度增大.中性气氛下球团内部残存 从图3可知，当气体流速和还原时间一定时，球 磁铁矿的再结晶和氧化性气氛下残存磁铁矿氧化成 团矿的还原度和金属化率随着温度的上升而增大. 赤铁矿所形成的F©，O,微晶键连接就是按以上固相 结合图2可得出结论：球团矿在还原气氛下的高温 固结的形式进行的.图4为氧化气氛下不同温度 强度随着还原度和金属化率的提高而降低 球团矿的内部矿相结构，白色代表赤铁矿，灰色代 3球团矿高温强度变化的机理分析 表磁铁矿，黑色代表气孔·从图中可以看出，随着 温度的升高，球团内部残存的磁铁矿逐渐被氧化 中性气氛和氧化性气氛下，在800℃以下及 成赤铁矿 I0 10 图4氧化气氛下不同温度球团矿内部相结构（反光）.(a)室温：(b)600℃：(c)1000℃ Fig.4 Mineral structures of pellets at different temperatures in oxidizing atmosphere (reflect light):(a)room temperature:(b)600C:(c)1000 中性气氛和氧化性气氛下，800~900℃，球团 Fe.0.2-Fe.0 强度均有个明显的下降，这是由于球团矿内部石英 在升温过程中发生多晶转变，产生了体积效应. 00 利用X射线衍射仪对中性气氛不同温度下球 团矿的内部物相进行在线测定，得到如图5所示的 32 XRD图谱.从图中可以看出，球团矿主要由赤铁矿、 磁铁矿、铁橄榄石、游离石英等物相组成.在低于 432 800℃的温度范围内，随着温度的升高，球团内部物 相几乎没有发生变化，直到温度到达900℃时，球团 600℃-4 内α-石英转变成α鳞石英.根据Si02系统相图☒， 25且42L1L -石英在870℃时转变为α鳞石英，a鳞石英在 30 40 60 80 100 2819 870~1470℃稳定存在.石英和α鳞石英的真密 度分别为2.533gcm和2.228g°cm.870℃时a- 图5不同温度下球团矿的XRD图谱（中性气氛） 石英向α鳞石英的转变有较大的体积效应 Fig.5 XRD patterns of ore pellets at different temperatures (neutral (+16.0%),转变时伴随着体积的膨胀，导致球团 atmosphere) 矿强度下降 这是由于球团内部存在多个低熔点氧化物体系，如 中性气氛和氧化性气氛下，1100℃以后球团矿 Fe0-Si02系、Ca0-Si02-Fe0系等，随着温度的进一 强度急剧下降，到1200℃时己经基本失去了强度. 步升高，这些低熔点化合物开始软化、熔融，球团内

第 10 期 潘钊彬等: 球团矿不同气氛下的高温抗压强度 降，900 ～ 1 100 ℃球团强度随温度的升高略有回升， 1 100 ℃以后强度急剧下降，到 1 200 ℃ 时已基本失 去强度． 中性气氛下的球团强度整体高于氧化性气 氛下的强度． 在还原性气氛下，球团矿强度随着温 度的上升而下降，尤其是 900 ℃以后，强度下降趋势 更加明显． 1 000 ℃时尚能保持 500 N·球 － 1 以上的强 度，而当温度达 到 1 100 ℃ 后球团强度已经降至 30 N，强度基本消失． 从图 3 可知，当气体流速和还原时间一定时，球 团矿的还原度和金属化率随着温度的上升而增大． 结合图 2 可得出结论: 球团矿在还原气氛下的高温 强度随着还原度和金属化率的提高而降低． 3 球团矿高温强度变化的机理分析 中性气氛和氧化性气氛下，在 800 ℃ 以 下 及 900 ～ 1 100 ℃，球团矿强度随着温度的上升而增大， 这是高温下固相固结的结果． 球团被加热到某一温度时，矿粒晶格内的原子 获得足够的能量，克服周围键力的束缚进行扩散，并 随温度的升高，这种扩散加强，最后发展到在颗粒接 触点或接触面上扩散，使颗粒产生黏结，颗粒间的空 隙变圆，孔隙率下降，球内各颗粒连接成一个致密的 整体，球团强度增大［11］． 中性气氛下球团内部残存 磁铁矿的再结晶和氧化性气氛下残存磁铁矿氧化成 赤铁矿所形成的 Fe2O3微晶键连接就是按以上固相 固结的形式进行的． 图 4 为氧化气氛下不同温度 球团矿的内部矿相结构，白色代表赤铁矿，灰色代 表磁铁矿，黑色代表气孔． 从图中可以看出，随着 温度的升高，球团内部残存的磁铁矿逐渐被氧化 成赤铁矿． 图 4 氧化气氛下不同温度球团矿内部矿相结构( 反光) ． ( a) 室温; ( b) 600 ℃ ; ( c) 1 000 ℃ Fig． 4 Mineral structures of pellets at different temperatures in oxidizing atmosphere ( reflect light) : ( a) room temperature; ( b) 600 ℃ ; ( c) 1 000 ℃ 中性气氛和氧化性气氛下，800 ～ 900 ℃，球团 强度均有个明显的下降，这是由于球团矿内部石英 在升温过程中发生多晶转变，产生了体积效应． 利用 X 射线衍射仪对中性气氛不同温度下球 团矿的内部物相进行在线测定，得到如图 5 所示的 XRD 图谱． 从图中可以看出，球团矿主要由赤铁矿、 磁铁矿、铁橄榄石、游离石英等物相组成． 在低于 800 ℃ 的温度范围内，随着温度的升高，球团内部物 相几乎没有发生变化，直到温度到达 900 ℃ 时，球团 内 α-石英转变成 α-鳞石英． 根据 SiO2系统相图［12］， α-石英在 870 ℃ 时转变为 α-鳞石英，α-鳞石英在 870 ～ 1 470 ℃稳定存在． α-石英和 α-鳞石英的真密 度分别为 2. 533 g·cmμ3 和 2. 228 g·cmμ3 ． 870 ℃时 α- 石英 向 α-鳞石英的转变有较大的体积效应 ( + 16. 0% ) ，转变时伴随着体积的膨胀，导致球团 矿强度下降． 中性气氛和氧化性气氛下，1 100 ℃ 以后球团矿 强度急剧下降，到 1 200 ℃ 时已经基本失去了强度． 图 5 不同温度下球团矿的 XRD 图谱( 中性气氛) Fig． 5 XRD patterns of ore pellets at different temperatures ( neutral atmosphere) 这是由于球团内部存在多个低熔点氧化物体系，如 FeO--SiO2系、CaO--SiO2--FeO 系等，随着温度的进一 步升高，这些低熔点化合物开始软化、熔融，球团内 ·1211·

·1212· 北京科技大学学报 第33卷 部出现液相（图6），球团整体出现软化现象，导致球 团矿强度大幅度下降 图6球团内部液相（反光）.(a)N,1200℃：(b)空气，1200℃ Fig.6 Liquid phase inside ore pellets (reflect light):(a)N,,1200 C:(b)air,1200C 还原性气氛下，球团矿强度随着温度和还原度 Fe304+C0-3Fe0+C02 (1) 的提高而下降.这是因为随着还原的进行，赤铁矿 2Fe0+Si02-→2Fe0·Si02 (2) 被逐渐还原成磁铁矿，此过程伴随着晶格的变化，导 致球团结构发生破坏，体积膨胀，孔隙率增加，球团 2Fe0SiO,熔点低，且极易与Fe0及SiO,再生 强度大幅度下降（图7）.还原生成的F0与球团中 成熔化温度更低的低熔体，导致球团内部液相大量 的Si02结合，生成铁橄榄石： 形成，球团强度降低 图7球团矿宏观形貌.(a)还原前：(b)1000℃还原30mim Fig.7 Macro-morphology of ore pellets:(a)before reduction:(b)reduced for 30 min at 1000C 此外，在浮士体界面各适宜点析出纤维状金属 的金属铁 铁，即所谓的“铁晶须”（图8），沿着孔隙生长，导致 球团体积膨胀加剧，球团强度下降.图9为1000℃ 还原30min后的球团内部矿相，白亮处为还原生成 图9还原后球团的内部矿相（反光） Fig.9 Mineral structure inside reduced pellets (reflect light 4结论 图8还原后球团矿内部形貌 Fig.8 Micro-morphology inside reduced pellets (1)球团矿在中性气氛和氧化性气氛下的高温

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 部出现液相( 图 6) ，球团整体出现软化现象，导致球 团矿强度大幅度下降． 图 6 球团内部液相( 反光) ． ( a) N2，1 200 ℃ ; ( b) 空气，1 200 ℃ Fig． 6 Liquid phase inside ore pellets ( reflect light) : ( a) N2，1 200 ℃ ; ( b) air，1 200 ℃ 还原性气氛下，球团矿强度随着温度和还原度 的提高而下降． 这是因为随着还原的进行，赤铁矿 被逐渐还原成磁铁矿，此过程伴随着晶格的变化，导 致球团结构发生破坏，体积膨胀，孔隙率增加，球团 强度大幅度下降( 图 7) ． 还原生成的 FeO 与球团中 的 SiO2结合，生成铁橄榄石: Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 ( 1) 2FeO + SiO2 → 2FeO·SiO2 ( 2) 2FeO·SiO2 熔点低，且极易与 FeO 及 SiO2 再生 成熔化温度更低的低熔体，导致球团内部液相大量 形成，球团强度降低． 图 7 球团矿宏观形貌． ( a) 还原前; ( b) 1 000 ℃还原 30 min Fig． 7 Macro-morphology of ore pellets: ( a) before reduction; ( b) reduced for 30 min at 1 000 ℃ 图 8 还原后球团矿内部形貌 Fig． 8 Micro-morphology inside reduced pellets 此外，在浮士体界面各适宜点析出纤维状金属 铁，即所谓的“铁晶须”( 图 8) ，沿着孔隙生长，导致 球团体积膨胀加剧，球团强度下降． 图 9 为 1 000 ℃ 还原 30 min 后的球团内部矿相，白亮处为还原生成 的金属铁． 图 9 还原后球团的内部矿相( 反光) Fig． 9 Mineral structure inside reduced pellets ( reflect light) 4 结论 ( 1) 球团矿在中性气氛和氧化性气氛下的高温 ·1212·

第10期 潘钊彬等：球团矿不同气氛下的高温抗压强度 ·1213· 强度变化规律基本一致，表现为：在800℃以下及 4]Luo G P,Zhang X F,Na S R.Study on compression strength of 900~1100℃，球团矿强度随着温度的上升而增大， pellets balled with magnetized water.Baotou Unir Iron Steel 这是高温下固相固结的结果；在800~900℃，强度 Technol,1997,16(2):114 (罗果萍，张学峰，那树人·磁水球团矿抗压强度的试验研究 有个明显的下降，这是球团矿内部石英在升温过程 包头钢铁学院学报，1997,16(2)：114) 中发生多晶转变，产生了体积效应所导致：1100℃ [5]Mantovani M C,Takano C.The strength and the high temperature 以后强度急剧下降，到1200℃时基本失去强度，这 behaviors of self-reducing pellets containing EAF dust.IS//Int, 是由于高温下球团内部的低熔点体系软化熔融产生 2000,40(3):224 液相，导致球团软化. 6Robinson R.High temperature properties of byproduct cold bond- ed pellets containing blast fumnace flue dust.Thermochim Acta, (2)在还原性气氛下，球团矿强度随着温度和 2005,432(1):112 还原度的提高而降低，至1100℃时强度已基本消 7]Anwar Hossain K M.High strength blended cement concrete incor- 失，这是由还原导致的晶格变化、低熔点铁橄榄石的 porating volcanic ash:performance at high temperatures.Cem 生成以及铁晶须的生成等综合因素所造成的 Coner Compos,2006,28(6):535 (3)不同气氛下球团矿的整体强度从大到小分 [8]Gao Y M,Yu F C.Measurement of high temperature compressive strength of pellets containing carbon.J Wuhan Unin Sci Technol 别为：中性气氛，氧化气氛，还原气氛.实验结果说 Nat Sci Ed,2006,29(2):109 明自行设计的高温强度测定装置是有效的. (高运明，余方超.含碳球团高温抗压强度的实验测定.武汉 科技大学学报：自然科学版，2006,29(2)：109) 参考文献 Fang J,Gong R J.Zhao LS.et al.Change of high temperature strength of pellets during roasting and reduction.Iron Steel,2007, Lan S P,Xu N P.The variation of lattice constants of pellets after 42(2):11 roasting and its influence on the compressive strength of pellets. (方觉，龚瑞娟，赵立树，等.球团矿氧化焙烧及还原过程中的 Anshan Inst Iron Steel Technol,1995,18 (2):7 强度变化.钢铁，2007,42(2)：11) (兰绍鹏，徐南平.球团矿培烧后品格常数的变化规律及对抗 [10]Fang J,Li C,Wang X J,et al.Raw material strength in a blast 压强度的影响.鞍山钢铁学院学报，1995,18(2)：7) furace at operating temperature.Steel Res Int,2008,79(1):5 D]Zhang Y P,Fu J Y,Jiang T,et al.The influence of gangue con- [11]Zhang Y M.Theory and Process of Pellets.Beijing:Metallurgical tents on properties of pellet.Sintering Pelletizing,2002,27(4): Industry Press,1997:102 (张一敏.球团理论与工艺.北京：治金工业出版社，1997： (张亚平，傅菊英，江涛，等.脉石含量对球团矿性能的影响 102) 烧结球团，2002,27(4)：11) [12]Cheng S J.Tan FR,Li G H,et al.Analysis and Application of B]Chen Y M,Zhang Y B.Study on crystallization rule of oxidized Phase Diagram.Beijing:Metallurgical Industry Press,2007: pellet.Res fron Steel,2005(3)10 105 (陈耀明，张元波.氧化球团矿结品规律的研究.钢铁研究， (陈树江，田凤仁，李国华，等.相图分析及应用.北京：治金 2005(3):10) 工业出版社，2007：105)

第 10 期 潘钊彬等: 球团矿不同气氛下的高温抗压强度 强度变化规律基本一致，表现为: 在 800 ℃ 以下及 900 ～ 1 100 ℃，球团矿强度随着温度的上升而增大， 这是高温下固相固结的结果; 在 800 ～ 900 ℃，强度 有个明显的下降，这是球团矿内部石英在升温过程 中发生多晶转变，产生了体积效应所导致; 1 100 ℃ 以后强度急剧下降，到 1 200 ℃ 时基本失去强度，这 是由于高温下球团内部的低熔点体系软化熔融产生 液相，导致球团软化． ( 2) 在还原性气氛下，球团矿强度随着温度和 还原度的提高而降低，至 1 100 ℃ 时强度已基本消 失，这是由还原导致的晶格变化、低熔点铁橄榄石的 生成以及铁晶须的生成等综合因素所造成的． ( 3) 不同气氛下球团矿的整体强度从大到小分 别为: 中性气氛，氧化气氛，还原气氛． 实验结果说 明自行设计的高温强度测定装置是有效的． 参 考 文 献 ［1］ Lan S P，Xu N P． The variation of lattice constants of pellets after roasting and its influence on the compressive strength of pellets． J Anshan Inst Iron Steel Technol，1995，18( 2) : 7 ( 兰绍鹏，徐南平． 球团矿焙烧后晶格常数的变化规律及对抗 压强度的影响． 鞍山钢铁学院学报，1995，18( 2) : 7) ［2］ Zhang Y P，Fu J Y，Jiang T，et al． The influence of gangue con￾tents on properties of pellet． Sintering Pelletizing，2002，27( 4) : 11 ( 张亚平，傅菊英，江涛，等． 脉石含量对球团矿性能的影响． 烧结球团，2002，27( 4) : 11) ［3］ Chen Y M，Zhang Y B． Study on crystallization rule of oxidized pellet． Res Iron Steel，2005( 3) : 10 ( 陈耀明，张元波． 氧化球团矿结晶规律的研究． 钢铁研究， 2005( 3) : 10) ［4］ Luo G P，Zhang X F，Na S R． Study on compression strength of pellets balled with magnetized water． J Baotou Univ Iron Steel Technol，1997，16( 2) : 114 ( 罗果萍，张学峰，那树人． 磁水球团矿抗压强度的试验研究． 包头钢铁学院学报，1997，16( 2) : 114) ［5］ Mantovani M C，Takano C． The strength and the high temperature behaviors of self-reducing pellets containing EAF dust． ISIJ Int， 2000，40( 3) : 224 ［6］ Robinson R． High temperature properties of by-product cold bond￾ed pellets containing blast furnace flue dust． Thermochim Acta， 2005，432( 1) : 112 ［7］ Anwar Hossain K M． High strength blended cement concrete incor￾porating volcanic ash: performance at high temperatures． Cem Concr Compos，2006，28( 6) : 535 ［8］ Gao Y M，Yu F C． Measurement of high temperature compressive strength of pellets containing carbon． J Wuhan Univ Sci Technol Nat Sci Ed，2006，29( 2) : 109 ( 高运明，余方超． 含碳球团高温抗压强度的实验测定． 武汉 科技大学学报: 自然科学版，2006，29( 2) : 109) ［9］ Fang J，Gong R J，Zhao L S，et al． Change of high temperature strength of pellets during roasting and reduction． Iron Steel，2007， 42( 2) : 11 ( 方觉，龚瑞娟，赵立树，等． 球团矿氧化焙烧及还原过程中的 强度变化． 钢铁，2007，42( 2) : 11) ［10］ Fang J，Li C，Wang X J，et al． Raw material strength in a blast furnace at operating temperature． Steel Res Int，2008，79( 1) : 5 ［11］ Zhang Y M． Theory and Process of Pellets． Beijing: Metallurgical Industry Press，1997: 102 ( 张一敏． 球团理论与工艺． 北京: 冶金工业出版社，1997: 102) ［12］ Cheng S J，Tan F R，Li G H，et al． Analysis and Application of Phase Diagram． Beijing: Metallurgical Industry Press，2007: 105 ( 陈树江，田凤仁，李国华，等． 相图分析及应用． 北京: 冶金 工业出版社，2007: 105) ·1213·