冶金焦炭機械強度的測定方法

發布時間：2017-09-01

焦炭在運輸過程中和高爐生產中要受到撞擊、擠壓、摩擦和高溫作用，如果焦炭強度不夠，則很容易碎裂成小塊或變成焦末，當這些小塊和焦末進人高爐后，就會惡化高爐爐料的透氣性，造成高爐操作困難。所以，焦炭要有一定的機械強度，才能保證在運輸過程中不碎裂和到達高爐風口一帶時保持原來的塊狀。焦炭的機械強度是高爐冶煉對焦炭要求的重要指標。

焦炭的機械強度是指焦炭的抗碎強度和耐磨強度兩項指標。

焦炭是形狀不規則的多孔體，并有縱橫裂紋，當受外力沖擊時，由于應力集中，焦炭會沿裂紋碎裂開。焦炭在外力沖擊下抵抗碎裂的能力稱為焦炭的抗碎強度，以M40或M25表示。

焦炭的耐磨強度是指焦炭抵抗摩擦力破壞的能力，以M10表示。

焦炭的機械強度是用米庫姆轉鼓試驗得來的，它是在冷態下試驗的結果，不能準確地反映焦炭在高爐中的熱強度。

一、方法提要

焦炭在轉動的鼓中，不斷地被提料板提起，跌落在鋼板上。在此過程中，焦炭由于受機械力的作用，產生撞擊、摩擦，使焦塊沿裂紋破裂開來以及表面被磨損，用以測定焦炭的抗碎強度和耐磨強度。

二、儀器設備

1．轉鼓(如圖4―5所示)

鼓體是鋼板制成的密閉圓筒，無穿心軸。

鼓內直徑(1000±5)mm，鼓內長(1000±5)mm，鼓壁厚度不小于5ram(制作時為8mm)，在轉鼓內壁沿鼓軸的方向焊接四根100mm×50mm×10mm(高×寬×厚)的角鋼作為提料板，把鼓壁分成四個相等面積。角鋼的長度等于轉鼓的內壁長度(為清掃方便，每根角鋼兩端可留10mm間隙)，角鋼100mm的一邊對準轉鼓的軸線，50mm的一邊和轉鼓曲面接觸，并朝著轉鼓旋轉的反方向。

轉鼓圓柱面上有一個開口，開口的長度為600mm，寬為500mm，由此將焦炭裝入、卸出和清掃。開口應安裝一個蓋，蓋內壁的大小與鼓體上的開口相同，且曲率及材質與轉鼓鼓壁一致。這樣，當蓋關緊時，其內表面與轉鼓內表面應在同一曲面上。為了減少試樣的損失，在蓋的四周應鑲嵌橡膠墊或羊毛氈。

轉鼓由1.5～2.2kw的電動機帶動，經減速機以25r/min的恒定轉速運轉100轉，并采用計數器控制規定轉數。轉鼓應安裝手動裝置，可以向正、反兩個方向旋轉，便于卸空。

轉鼓每季度標定一次轉數。如100轉超過4min±10s，應及時調整。

每半年檢查一次轉鼓磨損情況，用測厚儀測量轉鼓的厚度，鼓壁任一點厚度小于5mm時，轉鼓應更換。鼓內任一根角鋼，其磨損深度達到5HⅡn部分的總和超過500mm，即需修補或更換。

2．圓孔手篩

①篩片有效尺寸為1000mm×700mm，孔徑分別為60mm、40mm、25mm和10mm，尺寸見表4―8。

②篩片用沖床沖孔L，沖孔后不允許用錘子打平其邊緣，可用砂輪將毛刺打平。

③篩框一律用木板制作。

④篩子孔徑每季度檢查一次，任何一個孔的直徑超過允許偏差時，即為廢孔。當篩片孔率為10％時，需及時更換。

3．方孔篩

采用表4―6規定的方孔篩。

4．計量秤

感量為0.1kg。每次試驗前要校正零點。

三、試樣的采取和制備

1．試樣的米取

試樣的采取按焦炭試樣采取和制備的規定進行。

當發現試樣的水分過大，對試驗結果有影響時，需作適當處理，方可進行試驗。

2．試樣的準備

(1)M_{25和M_{10按焦炭試樣的篩分組成測定方法進行篩分并稱量各粒級焦炭質量(不包括小于25mm部分)，按各粒級篩分比例稱取轉鼓試樣，每份試樣為50kg(稱準至0.1kg)。每次試驗最少應取兩份試樣。}}

(2)M_{40和M_{10將試樣用直徑為60mm的圓孔篩進行人工篩分，并進行手穿孔(即篩上物用手試穿過篩孔，只要在一個方向可穿過篩孔者，均作篩下物計)。篩分時，每次入篩量不超過15kg，既要力求篩凈，又要防止用力過猛，使焦炭受撞擊破碎。}}

稱取篩上物(大于60mm)的焦炭轉鼓試樣，每份試樣為50kg(稱準至0.1kg)。每次試驗最少應取兩份試樣。

允許采用機械篩，但須與手篩進行對比試驗，無顯著性差異，方可使用；當有爭議時，以手篩為準。

四、試驗步驟

①將其中一份試樣，小心放入已清掃干凈的鼓內，關緊鼓蓋，取下轉鼓搖把，開動轉鼓，100轉后停鼓，靜置1～2min，使粉塵降落后，打開鼓蓋，把鼓內焦炭倒出，并仔細清掃，收集鼓內鼓蓋上的焦粉。

②將出鼓的焦炭依次用直徑25mm和10mm的圓孔篩進行篩分(測定M_{25和M_{10)，或用直徑40mm和10mm的圓孔篩進行篩分(測定M_{40和M_{10)，其中25mm、40mm部分進行手穿孔。篩分時每次入篩焦量不超過15kg，既要力求篩凈，又要防止用力過猛使焦炭受撞擊而破碎。也可采用機械篩，但須與手篩進行對比試驗，無顯著性差異，方可使用；當有爭議時，以手篩為準。}}}}

③分別稱量大于25mm、25～10mm及小于10mm(測定M_{25和M_{l0)，或大于40mm、40～10mm及小于10mm(測定M_{40和M_{10)各粒級焦炭的質量(稱準至0.1kg)，其總和與人鼓焦炭質量之差為損失量。當損失量≥0.3kg時，該試驗無效；損失量＜0.3kg時，則計入小于10mm一級中。}}}}

五、結果計算

抗碎強度M_{25或M_{40(％)按式計算：}}

耐磨強度M_{10(％)按式計算：}

式中m――入鼓焦炭的質量，kg；

m_{1――出鼓后大于25mm或40mm焦炭的質量，kg；}

m_{2――出鼓后小于10nm焦炭的質量，kg。}

試驗結果精確至0.1％報出。

六、精密度

重復性要求見表4―9。

參考資料：煤質分析及煤化工產品檢測

【關鍵詞】冶金焦炭，機械強度，高爐冶煉，奧科官網，北京世紀奧科

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