АНАЛИЗ СТРУКТУРНОЙ КОРРЕЛЯЦИИ МЕЖДУ ПОВЕРХНОСТНЫМ РЕЛЬЕФОМ НАПЫЛЕННОГО СЛОЯ ШИХТЫ И ПОРИСТОСТЬЮ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОКАТЫШЕЙ

Проанализирована роль поверхностного рельефа зародышевых центров, полученных в процессе струйного напыления влажной шихтовой массы, в формировании пористости и структуры железорудных окатышей. Показаны возможности повышения реакционной способности окускованного металлурги-ческого продукта за счет формирования открытой пористости окатышей методом струйного напыления железорудной шихты на поверхность шихтового гарнисажа. Для анализа свойств зародышевой массы предложен фактор структурной корреляции, характеризующий связь между относительным объемом структурных углублений на поверхности напыленного слоя шихты, формирующего зародышевую массу, и пористостью зародышей. Установлены две области структурной корреляции между объемными изменениями на поверхности зародышей и пористостью в зависимости от фактора структурной корреляции. В первой, наиболее протяженной области (Ф = 1,0 – 2,4) установлена линейная структурная корреляция между рельефными объемными изменениями на поверхности напыленного слоя шихты и его пористостью. Коэффициент корреляции Пирсона, рассчитанный с помощью программы MS Excel, для этой зависимости составляет 0,99. Эта область структурной корреляции соответствует широкому интервалу параметров воздушно-шихтовой струи и показателей шихтовых материалов, применяемых для получения влажных окатышей по технологии принудительного зародышеобразования. Во второй области (Ф < 1,0) не зафиксирована структурная корреляция, характерная для первой области зависимости между объемными изменениями на поверхности напыленного слоя шихты и пористостью зародышей. Этот уровень структурной корреляции обусловлен преимущественным воздействием воздушно-шихтовой струи на глубинные зоны напыленного слоя, вызывающем вязкое течение массы и активное проявление масссобменных процессов в объеме зародышей при повышенных давлениях воздушно-шихтового потока, приводящего к формированию открытой пористости. Представлены примеры из производственной практики окомкования влажной железорудной шихты, которые коррелируются с полученными результатам исследований. На основе полученных данных сформулированы условия оптимизации структуры зародышей, уточнен механизм формирования структуры и пористости зародышевой массы в процессе струйного напыления влажной шихты при производстве железорудных окатышей.

1. Кудинов В.В., Бобров Г.В. Нанесение по-крытий напылением, теория, технология и оборудование. Москва: Металлургия, 1992:412.

2. Балдаев Л.Х. и др. Газотермическое напыление. Москва: Маркет ДС, 2007:344.

3. Гнездовец А.Г., Калита В.И. Модель фор-мирования макроструктуры покрытий при плазменном напылении. Физика и химия обработки материалов. 2007;1:30‒39.

4. Павловец В.М. Развитие техники и технологии окомкования железорудного сырья в металлургии. Москва: Вологда: Инфра-Инженерия, 2022:336. EDN: EBYWIW

5. Павловец В.М. Расширение функциональ-ных возможностей агрегатов для подго-товки железорудного сырья к металлургической плавке. Москва: Вологда: Инфра-Инженерия, 2023:328.

6. Павловец В.М., Герасимук А.В. Особенности движения зародыша сложной формы на тарельчатом окомкователе в производстве железорудных окатышей. Известия вузов. Черная металлургия. 2018;62(2):87‒95.

7. Павловец В.М. Формирование структуры железорудных окатышей, полученных с использованием теплосилового напыления влажной шихты. Известия вузов. Черная металлургия. 2016;10:857‒863.

8. Павловец В.М. Окатыши в технологии экстракции металлов из руд. Москва: Вологда: Инфра-Инженерия, 2022:284.

9. Калита В.И., Комлев Д.И. Механизм фор-мирования аморфной структуры в металлических сплавах при плазменном напылении. Металлы. 2003;6:30‒37.

10. Pivinskii Yu.E., Rozhkov E.V. Ceramic castables – final stage in the evolution of low-cement refractory castables. Part 3. Refractories and Industrial Ceramics. 2003;44(3):134‒140.

11. Frantes K. North American Iron Mines Run-ning Flat Out to Meet Domestic and World-wide Demand. Skillings’ Mining Review. 2005;94(7):6‒21.

12. BASICS IN MINERAL PROCESSING: Metso Corporation, 2015:752.

13. Poveromo J.J. Grade pellet quality and supply. AISTech (Assoc. Iron & Steel Technology) Annual Meeting, Indianapolis, 2015:751‒762.

14. Forsmo S.P.E., Samskog P.O., Bjorkman M.T. A study on plasticity and compression strength in wet iron ore green pellets related to real process variations in raw material fineness. Powder Technology. 2008;181(3):321‒330.

15. Wang Zhaocai, Mansheng Chu,Shiqiang Chen etc. Effects of B-Mg additive on metallurgical properties of oxidized pellets. Advanced Materials Research. 2011;284-286:1232‒1236.

16. Абзалов В.М. и др. Физико-химические и теплотехнические основы производства железорудных окатышей. Екатеринбург: НПВП «ТОРЕКС», 2012:340.

17. Okrkr S.I., Onukwuli O.D. Effect of basicity on metallurgical properties of pellets produced from Itakpe iron ore concentrates. Discovery and Innovation. 1999;11(3-4):170‒176.

18. Goejen J.G., Miller R.A., Brindley W.J., Leissler G.W. A simulation technique for predicting defects of thermal sprayed coatings: NASA Technical Memorandum TM-106939, 1995.

19. Hansbo A., Nylén P. Models for the simulation of spray deposi-tion and robot motion optimization in thermal spraying of rotating objects. Surface Coatings Technol. 1999;122:191‒201.

20. Zhang Y., Bandyopadhyay A. Direct fabrication of compositionally graded Ti ‒ Al2O3 multi-material structures using Laser Engineered Net Shaping. Additive Manufacturing. 2018;21:104‒111.

21. Valladares L. De Los Santos, Domínguez A.B., Félix L.L., Kargin J.B., Mukhambetov D.G., Kozlovskiy A.L., Moreno N.O., San-tibañez J.F., Cabrera R.C., Barnes C.H.W. Characterization and magnetic properties of hollow α-Fe2O3 microspheres obtained by sol gel and spray roasting methods. Journal of Science: Advanced Materials and Devices. 2019;4(3):483‒491.

22. Chikashi Kamijo, Masaki Hara, Takazo Kawaguchi et al. Sinter feed granulation improvement technique by pan pelletizer. Zairyo to Prosesu = CAMP ISIJ. 2010;23(1):5.