西安建筑科技大学：《冶金厂设计基础》课程教学资源（实验大纲）实验一 铁矿粉造球与球团矿抗压实验

采用热天平装置及单个球团加热的方法,测定了含碳球团的还原速度。研究了加热温度、球团配碳量、炉气组成、添加剂、原料种类等对含碳球团的还原速度和金属化率的影响及球团的冶金特性。实验结果表明:含碳球团的软化和熔化温度较高,含碳15%以上的球团在1000～1350℃加热时,在含CO2较高的高温炉气中也能够实现快速自还原,达到较高的金属化率。该球团的金属化率随加热温度提高而增加。研制出一种含煤25%的冷固结铁矿球团,其单个干球抗压强度已达1000N以上,有良好的冶金性能,可用于竖炉型炼铁设备作冶炼铁水的原料,还原剂焦碳也可用非焦煤代替

将粒度很细的含锌铅高炉粉尘和不含锌铅的转炉粉尘混合造球,实验表明,球团的最佳条件为造球时间20min,水分为21%;球团性能湿球和干球抗压强度分别为15和25N/个,爆裂温度为210℃

在高炉热风炉中用高炉煤气、垃圾制燃气、低热值煤气加热循环还原气,或用红焦、热DRI(直接还原铁)等热量加热循环还原气至1100℃,输入还原竖炉加热铁矿煤球团,生产DRI,从炉顶气中回收硫和CO2,炉顶气净化后作为还原气循环使用.球团内煤干馏形成的半焦、焦炭起到了与高炉内焦炭不同的骨架作用.利用还原反应后气体余热来预热和干馏球团,利用铁精矿粉和煤粉的高比表面积,利用煤的干馏气化促进低温下碳的一次气化反应和直接还原反应,使DRI煤耗进一步降低.设炉顶气温度降到150℃,配煤218kg,高炉煤气消耗约947m3时,工艺能耗约333kg/t煤.比高炉工艺节能约52%,减排CO2约83%.比MIDREX节能约84kg标准煤.该工艺简称为DRI-NHQ

通过生产及模拟试验,并根据金相和扫描电镜观察,证明大断面球铁铸件中的黑斑是共晶晶粒或称共晶团。光学显微镜观察表明,黑斑中的石墨类似D型分布的厚片状石墨,但深腐蚀试样的扫描电镜观察证明,这种短小的厚片状石墨既不属于一般的片状石墨,也不是孤立的石墨碎块,而是相互联结成一体的珊瑚状石墨。进一步试验表明,每个黑斑内大都有一个星状的石墨核心,珊瑚状石墨从这个核心朝各方向辐射生长。黑斑内的基体组织为铁素体,它是高温相奥氐体的转变产物。珊瑚状石墨在高温时与奥氐体共同由液体中结晶为共晶团,冷却时虽经固态转变,但共晶组织的特征仍基本保留下来。环绕黑斑周围的组织为珠光体加球状或不规则状石墨,它使共晶球团组织衬托得分外明显