本发明专利技术提供了一种球团矿还原膨胀率测量方法。该发明专利技术所用设备主要有计算机、造气炉、卧式加热炉、摄像仪和气体分析仪，首先挑选球团矿样品放入卧式加热炉中，按设定好的升温制度升温，同时打开计算机和摄像头开始图像采集。升温过程中通入一定流量的ＣＯ、ＣＯ２和Ｎ２混合气体，气体比例可根据高炉内的实际情况改变，根据所摄球团矿面积的变化率求出球团矿的还原膨胀指数；根据进出气体成分变化，计算球团矿的还原程度，每批球团矿测２～１５个得其平均值。该方法设备简单，容易操作，计算机实时控制，可计算任意温度下的球团矿还原膨胀指数和还原度，也可减少采用常规方法测量球团矿体积时，人工操作带来的误差。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高炉炼铁领域，特别涉及球团矿还原膨胀率检测
技术介绍
我国铁水90%以上都是由高炉生产出来的，而高炉生产所用含铁原料主要有烧结矿、块矿以及球团矿，各生产企业根据自身情况的不同，三种矿石的配比也略有不同，烧结矿所占比重最大，一般在60%以上，球团矿的配比在10 30%。但烧结矿在生产过程中能耗高(烧在55kgce/t)、污染重(排放出大量的灰尘、S02等污染物)，且品位比较低(一般在55%左右)，而球团矿的能耗低(一般在33kgce/t)，污染较轻，品位较高(含铁品位在65%左右)且便于运输和存储，因此球团矿生产越来越受到人们的重视。 目前常用球团矿的主要矿物组成为赤铁矿及少量磁铁矿，球团矿入炉以后其中的赤铁矿在高炉上部被还原为磁铁矿，发生晶格转变，体积膨胀；随着炉料下降，球团矿中出现浮氏体，浮氏体被还原为金属铁时会出现晶须长大，造成球团矿异常膨胀。 一般来说，当球团矿膨胀率小于20%时，对高炉操作基本无影响；膨胀率20 40%时，球团矿占入炉含铁料的比例不可超过65% ;膨胀率大于40%时，将对高炉生产产生明显影响。 不同的球团矿由于生产条件和所用原料不同，其发生膨胀的条件和膨胀率也各不相同。现行测定方法是根据国标GB/T 13240-91，具体步骤如下 1)取有代表性的干燥球团矿lkg，从中随机选取18个，利用油浸法测量其体积； 2)测完体积的球团矿分3层放入耐热不锈钢容器中，每层6个； 3)将装有球团矿的不锈钢容器放入竖式管式炉中加热，按一定升温制度升温到 900°C ，期间通以5NL/min的N2保护； 4)恒温30min，使温度保持在900± l(TC ，然后通还原气体，还原气体组成为30% C0、70% ^，还原气体流量控制在15士lL/min，还原时间lh ; 5)测量还原后球团矿的总体积，并根据公式(1)计算出球团矿的还原膨胀指数 (RSI):肌-^^xl00式(1)「0 式中V。——还原前试样的总体积； V工——还原后试样的总体积。 CN101126727A (200610069836. 2)公开了一种球团矿膨胀指数测量方法，是利用一 种炉膛为陶瓷管(6)的电炉，在陶瓷管(6)的一端安装摄像头(8);光源(1)可以安装在炉 膛的任何一端；炉膛内安装热电偶(12);被测量球团矿(10)放置在炉膛内的中间位置。该 专利技术也可以利用任何一种能够在炉膛内部放置被测量球团矿(10)并能够在炉膛任何位置 安装摄像头(8)，能够通入还原气并能够按照测量要求进行加热的炉具。利用摄像头(8) 先采集球团矿(10)常温初始状态外观图像，再采集炉内通入还原气并达到预定温度时球 团矿(10)的图像，将上述图像数据输入计算机(7)进行处理，计算出球团矿(10)的膨胀指3数。 CN200972463Y公开了一种球团矿膨胀指数测量装置，该技术利用一种炉膛为 陶瓷管(6)的电炉，在陶瓷管(6)的一端安装摄像头(8);光源(1)可以安装在炉膛的任何 一端；炉膛内安装热电偶(12);被测量球团矿(10)放置在炉膛内的中间位置。本技术 也可以利用任何一种能够在炉膛内部放置被测量球团矿(10)并能够在炉膛任何位置安装 摄像头(8)，能够通入还原气并能够按照测量要求进行加热的炉具。利用摄像头(8)先采 集球团矿(10)常温初始状态外观图象，再采集炉内通入还原气并达到预定温度时球团矿 (10)的图像，将上述图像数据输入计算机(7)进行处理，计算出球团矿(10)的膨胀指数。 以上技术的不足在于高炉中球团矿所处的气体成分是随着入炉时间和温度而不 断变化的，而上述专利文件都采用固定的气体成分，与高炉生产时球团矿的还原氛围有一 定差距，这种差距会影响到球团矿的还原及膨胀行为，另一方面上述专利文件并未对还原 后的尾气进行收集分析，以便能了解球团矿的还原、膨胀过程中气体成分的变化。
技术实现思路
为弥补现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种测量球团矿还原、膨胀行为的方法 及装置。 本专利技术的技术方案如下 —种球团矿还原膨胀率测量方法，步骤如下 1)将球团矿样品放在刚玉板上，将刚玉板置于磁舟中。 2)将装有球团矿样品的磁舟置于卧式加热炉中的恒温带内，此时卧式加热炉温度 为室温；开启炉内光源、连接计算机的摄像仪采集图像及计算机，同时开启造气系统，制取 还原性气体。 3)卧式加热炉以5 20°C /min的升温速率升温到400°C ，期间通N2保护，升温到 40(TC后根据设定程序继续进行升温，并开始通入还原气体，还原气体体积比组成为20 60% C0、0 20% C02和30 70% ^，还原气体流量为3 20L/min。 4)通入还原气体的同时，开启连接计算机的气体分析仪，对经过卧式加热炉后的 还原后尾气进行时时分析，记录气体成分变化，并通过图像采集装置观察球团矿性状变化。 5)卧式加热炉升温到预定温度，球团矿还原呈液态时，停止卧式加热炉加热和图 像采集，并通NJ令却。利用计算机和图形处理软件对采集到的图像进行处理，计算出在不 同温度下球团矿投影面积的大小，并利用球团矿投影面积的变化率来表示球团矿的还原膨胀指数，式(2)为球团矿还原膨胀指数计算公式/^/z^^xlOO式(2)。o 式中S。——还原前试样在摄像仪中的投影面积； S工——还原后试样在摄像仪中的投影面积。6)将气体成分和采集图像进行对比，得出球团矿还原情况的变化。 7)在同批球团矿中重新选取球团矿样品，重复上述步骤1)_6)2 15次，按式(2)计算还原膨胀指数的平均值，并以所得平均值作为该批球团矿的还原膨胀指数。 上述方法中，优选的方案如下 步骤1)中所述的球团矿样品是从6-20mm球团矿中选取出来的一个完整、无裂纹缺陷、外形为圆形的球团矿。 步骤2)中通N2保护时N2流量为2-15L/min。 步骤3)中CO来源于造气炉，如煤气发生炉，步骤3)中N2和C02可使用工业气体。 步骤3)中升温设定程序是根据使用该球团矿的高炉升温情况而定，升温过程中 模拟使用该球团矿的高炉内实际气氛的变化调整还原气中C0、C02和K的比例，以达到模拟 球团矿在高炉内的还原过程为目标，可按现有技术。 步骤5)中的预定温度为900 1300°C 。 本专利技术方法不仅操作简单，能充分模拟球团矿在高炉内的还原过程，而且可对球团矿的还原过程进行实时监控，从而算出球团矿在不同温度下的还原膨胀率。 本专利技术还提供一种用于上述本专利技术球团矿还原膨胀率测量方法的测量装置。 —种球团矿还原膨胀测量装置，在卧式加热炉的一端装有摄像头另一端装有光源，(A气源通入煤气发生炉，煤气发生炉制得气体出口接通混气装置，K气源通入混气装置，混气装置的出口接通加热炉进气口，气体经加热炉的另一端出口通入气体分析仪；用于放置被测量球团矿样品的刚玉板的位于磁舟内，磁舟位于加热炉腔体的中部，摄像头、气体分析仪与计算机连接。 卧式加热炉内还设有热电偶及还原气制气装置上的温度控制通过控温柜与计算 机连接，通过控温软件以实现温度控制自动化。 本专利技术的特点及优良效果如下 (1)设备简易，操作简单，易于掌握； (2)可视化操作，计算机实时控制，可计算任意温度下的球团矿还原膨胀指数； (本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种球团矿还原膨胀率测量方法，步骤如下：１）将球团矿样品放在刚玉板上，将刚玉板置于磁舟中；２）将装有球团矿样品的磁舟置于卧式加热炉中的恒温带内，此时卧式加热炉温度为室温；开启炉内光源、连接计算机的摄像仪采集图像及计算机，同时开启造气系统，制取还原性气体；３）卧式加热炉以５～２０℃／ｍｉｎ的升温速率升温到４００℃，期间通Ｎ↓［２］保护，升温到４００℃后根据设定程序继续进行升温，并开始通入还原气体，还原气体体积比组成为２０～６０％ＣＯ、０～２０％ＣＯ↓［２］和３０～７０％Ｎ↓［２］，还原气体流量为３～２０Ｌ／ｍｉｎ；４）通入还原气体的同时，开启连接计算机的气体分析仪，对经过卧式加热炉的气体进行时时分析，记录气体成分变化，并通过图像采集装置观察球团矿性状变化；５）卧式加热炉升温到预定温度，球团矿还原呈液态时，停止卧式加热炉加热和图像采集，并通Ｎ↓［２］冷却；利用计算机和图形处理软件对采集到的图像进行处理，计算出在不同温度下球团矿投影面积的大小，并利用球团矿投影面积的变化率来表示球团矿的还原膨胀指数，式（２）为球团矿还原膨胀指数计算公式：ＲＳＩ＝（Ｓ↓［１］－Ｓ↓［０］）／Ｓ↓［０］×１００式（２）式中：Ｓ↓［０］－－还原前试样在摄像仪中的投影面积；Ｓ↓［１］－－还原后试样在摄像仪中的投影面积。６）将气体成分和采集图像进行对比，得出球团矿还原情况的变化。７）在同批球团矿中重新选取球团矿样品，重复上述步骤１）－６）２～１５次，按式（２）计算还原膨胀指数的平均值，并以所得平均值作为该批球团矿的还原膨胀指数。...
【技术特征摘要】
一种球团矿还原膨胀率测量方法，步骤如下1)将球团矿样品放在刚玉板上，将刚玉板置于磁舟中；2)将装有球团矿样品的磁舟置于卧式加热炉中的恒温带内，此时卧式加热炉温度为室温；开启炉内光源、连接计算机的摄像仪采集图像及计算机，同时开启造气系统，制取还原性气体；3)卧式加热炉以5～20℃/min的升温速率升温到400℃，期间通N2保护，升温到400℃后根据设定程序继续进行升温，并开始通入还原气体，还原气体体积比组成为20～60％CO、0～20％CO2和30～70％N2，还原气体流量为3～20L/min；4)通入还原气体的同时，开启连接计算机的气体分析仪，对经过卧式加热炉的气体进行时时分析，记录气体成分变化，并通过图像采集装置观察球团矿性状变化；5)卧式加热炉升温到预定温度，球团矿还原呈液态时，停止卧式加热炉加热和图像采集，并通N2冷却；利用计算机和图形处理软件对采集到的图像进行处理，计算出在不同温度下球团矿投影面积的大小，并利用球团矿投影面积的变化率来表示球团矿的还原膨胀指数，式(2)为球团矿还原膨胀指数计算公式 <mrow><mi>RSI</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub> <mi>S</mi> <mn>0</mn></msub&...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾晖，左海滨，郭怀功，孔德文，孙建设，杨广庆，张吉刚，
申请(专利权)人：莱芜钢铁股份有限公司，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]
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