攀钢包芯线氮化钒粉芯造粒 ——干燥工艺的研究

论文摘要

氮化钒是冶金工业中一种重要的钒添加剂,通过钒氮微合金化技术能显著提高钢的强度和降低钢的成本。2001年12月攀枝花钢铁公司申请的“氮化钒的生产方法”专利开创了国内氮化钒的产业化进程。攀钢集团钢铁研究院在2005年发明了VT包芯线（一种粉芯为按一定比例混合的氮化钒粉末和钛铁粉末而外层是钢皮包裹制成的包芯线）,该包芯线用于攀钢钢水冶炼时的成分调整。但该包芯线自投产以来一直存在芯粉密度不均匀等问题,其主要原因是氮化钒原料经破碎后产生大量细粉（经统计粒径小于0.6mm的细粉占到总重量的40%-50%）,在通过漏斗对钢带进行加料时,细粉在漏斗内部产生架桥,阻碍其它粉料正常均匀地下流,使粉料在钢带长度内分布不均匀。为了改善粉末的流动性和提高细粉的利用率,本文对氮化钒粉末制定了分级—造粒—干燥的工艺,即将破碎后粒径小于1 mm的细粉通过筛分选出,用圆盘造粒机进行造粒,最后进行干燥。并用红外线快速水分测定仪测定生球的含水率；用体视显微镜观察干球外观形貌；用扫描电子显微镜观察干球横截面微观结构；用自制装置测量干球搅拌强度和抗压强度,自由降落试验测量干球落下强度。经过对氮化钒造粒正交试验结果和干燥试验结果分析表明：低温淀粉粘合剂可以做为氮化钒粉末造粒时的粘合剂；通过试验确定了氮化钒造粒—干燥最佳工艺,即在粒径范围为0.2～0.6mm的氮化钒粉末中加入1.0%的淀粉粘合剂,在35r/min的圆盘转速下进行造粒,然后在110℃下干燥1h,可以得到较为理想成粒率和较高强度的干球；由体视显微镜图可知,不同造粒条件组合得到的干球外观形貌差异比较大；大粒径的氮化钒球团长大是介于成层机理和粘结机理之间,小粒径的氮化钒球团长大主要以粘结机理长大。通过干燥试验发现：生球初含水率越小,干燥总速度越快；原料粒度越细、原料中粘合剂比例越大,干燥总速度越慢；干燥速度曲线受干燥温度大小影响。通过试验得出：氮化钒生球干燥速度曲线主要有单峰型和双峰型两种类型。在单峰型生球干燥曲线中,生球的干燥过程由增速期和减速期两阶段组成,而且干燥速度由增快到减慢是个渐变过程。在双峰型生球干燥曲线中,生球的干燥过程是由第一增速期,第一减速期,第二增速期和第二减速期四个阶段构成。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪言
• 1.1 前言
• 1.2 微合金加入方式
• 1.2.1 喷粉技术
• 1.2.2 喂线技术
• 1.3 氮化钒
• 1.3.1 引言
• 1.3.2 氮化钒的制备方法
• 1.3.3 氮化钒的应用情况
• 1.4 本课题研究的目的、意义和主要内容
• 1.4.1 课题研究的目的
• 1.4.2 课题研究的意义
• 1.4.3 课题研究主要内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 试验材料及检测方法
• 2.1 试验原料
• 2.2 试验设备
• 2.2.1 造粒设备
• 2.2.2 全自动电脑干燥箱
• 2.2.3 其它试验设备
• 2.3 干球外观形貌和内部结构检测
• 2.4 干球力学性能检测试验
• 2.4.1 干球落下强度试验
• 2.4.2 干球搅拌强度试验
• 2.4.3 干球抗压强度试验
• 2.5 本章小结
• 第三章 造粒基本原理及初步试验
• 3.1 前言
• 3.2 粉体造粒技术的现状及展望
• 3.2.1 粉体造粒技术的现状
• 3.2.2 粉体造粒技术的展望
• 3.3 颗粒群的团聚粘结机理
• 3.4 造粒的基本原理
• 3.4.1 团粒的核化与成长
• 3.4.2 桥连液的需用量
• 3.4.3 成长动力学
• 3.4.4 团粒尺寸分布
• 3.5 造粒初步试验
• 3.5.1 氮化钒粉末休止角的测定
• 3.5.2 粘合剂的选择
• 3.5.3 氮化钒造粒机理初探
• 3.5.4 圆盘造粒机的改造
• 3.6 本章小结
• 第四章 氮化钒粉末造粒—干燥试验研究
• 4.1 试验流程
• 4.2 影响圆盘造粒的因素
• 4.2.1 圆盘造粒机工作特点
• 4.2.2 圆盘造粒机工作区域
• 4.2.3 影响造粒的因素
• 4.3 影响生球干燥的因素
• 4.3.1 干燥介质的温度
• 4.3.2 干燥介质的流速
• 4.3.3 生球的初始含水率与物质组成
• 4.3.4 球层高度及生球尺寸
• 4.4 试验结果与分析
• 4.4.1 造粒正交试验结果与分析
• 4.4.2 球粒干燥试验结果与分析
• 4.4.3 生球干燥过程讨论
• 4.4.4 试验条件的优化和拟合分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 研究成果
• 5.2 进一步研究的方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士期间发表论文