[发明专利]一种在线测量球团矿还原膨胀的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种在线测量球团矿还原膨胀的方法及系统。

背景技术

大多数球团矿都具有较好的冶金性能，如低温粉化率低、还原性优良等，但球团矿的另一项重要的冶金性能指标—还原膨胀率却不一定理想，而球团矿的还原膨胀率的高低对于高炉生产却恰恰是至关重要的。这是因为在高炉冶炼过程中，最主要的要求是炉料在通过各个还原阶段时，整个高炉内的炉料应具有足够的稳定性和透气性，尤其是在高炉上部，尽管炉料处于低温下的弱还原气氛中，但炉料停留时间较长，因此作为高炉主要炉料之一的球团矿应具有良好的还原性能和较低的膨胀率。

目前测量球团矿还原膨胀的方法普遍按照《铁矿球团相对自由膨胀指数的测定方法》GB/T13240标准进行，即试样在900℃条件下还原，试样粒度为Ф10.0～12.5mm的18个球团矿，且没有裂缝，还原气体的成分是CO 30％±0.5％(V/V)，N₂70％±0.5％(V/V)，当试样温度达到900℃后恒温30min，向还原管中按照70％∶30％的比例通入N₂10.5L及CO 4.5L进行还原反应，还原时间为60min。在整个试验期间温度保持在900±10℃之间，还原性气体的标态流量保持在15±1L/min。球团矿体积(V₁和V₀)的测量方法有OKG法(Oleate-Gakushin Method)和水浸法。还原膨胀指数RSI用下列公式表示：

式中：V₁——还原后球团试样的体积(ml)；V₀——还原前球团试样的体积(ml)。

用这种方法只能测量出球团矿还原初始和还原1h后球团矿的体积，并不知道球团矿在还原膨胀的变化情况，而且这种方法的误差较大，因为在还原1h后表面会出现裂纹，在用OKG法和水浸法测量球团矿体积时会进入到球团矿内部，并不能反映出球团矿的真实体积，对球团矿还原膨胀率指数的影响较大，需要进一步改进。

此外，中南大学在研究球团矿还原膨胀性能时使用了CCD照相技术，用照片记录下球团矿在还原过程中的大小，然后使用图像处理技术得出球团矿在还原过程中直径的变化。这种虽然能够在线测量球团矿在还原过程中膨胀指数的变化，但这种方法每次只能测量一个球团矿，无法同时测量多个球团矿的体积变化，实验偶然误差较大，需重复做多组实验，而且实际球团矿成分不可能完全均匀，因此并不能完全反映所有球团矿的膨胀性能。因此，需要更精确测量球团矿还原膨胀方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种在线测量球团矿还原膨胀的方法，所述方法先将气体通入温控干燥器，然后将多个球团矿呈一列放在一起，消除个别球团矿由于成分不均匀而膨胀指数异常的缺点，利用位移传感器记录多个球团矿在一个方向的位移变化，在线记录数据，实现在线测量球团矿还原膨胀；

进一步地，所述方法包括以下步骤：

1)：球团矿干燥：在进行实验前，挑选粒度为Ф10.0～12.5mm的多个球团矿，然后将球团矿在105±5℃的温度下烘干，烘干时间不小于2h，然后冷却至室温，并保存在干燥器中；

2)：温度控制：升温时由电脑程序控温，不同温度段应设置不同的升温速率，低温时升温速率快，高温时升温速率低，当温度到达目标温度时保持恒温，准备进行实验；

3)：装样和取样：将干燥后的球团矿并排放入试样槽中，让每个球团矿之间紧密连接，不要留空隙，让球团矿充满整个试样槽，然后将试样槽缓慢放入炉体恒温段，通入保护性气氛，进行升温，待实验结束炉体温度降到室温后将卡槽取出，取出试样；

4):在线记录数据:通入还原性气体后点击开始实验图标，进行实验数据记录，停止通入还原性气体后，点击停止实验图标，储存数据；

进一步地，一种在线测量球团矿还原膨胀的系统，所述系统包括制备装置、还原炉体、位移传感器、传动装置、和电脑，所述制备装置包括冷却装置和排气口，所述冷却装置连接一端连接排气口，另一端连接还原炉体，所述还原炉体通过传动装置连接位移传感器，所述还原炉体包括还原炉、气体流量控制和气瓶，所述气体流量控制分别连接气瓶、电脑和还原炉；

进一步地，所述电脑连接位移传感器；

进一步地，所述制备装置通过还原气体的发生、制备、净化、分析和调节装置制备还原气体，也可以使用瓶装高纯CO配制还原气体，通过净化，分析和调节，使得还原气体纯度达到99.8％以上；