Трещинообразование в брикетах из оксида магния

Оксид магния MgO (содержание в шлаке 10 – 20 %) является обязательным компонентом для сталеплавильных шлаков. Количеством оксида магния в шлаке регулируют его вязкость. Оксид магния повышает серопоглотительную способность шлака, а также стойкость футеровки сталеплавильных печей и ковшей.

Для подготовки порошковых материалов к металлургическому переделу часто используются приемы валкового брикетирования [1, 2]. Валковые прессы имеют валки, снабженные ячейками той или иной формы [3]. Известен факт образования при прессовании и прокатке порошковых материалов поперечных и диагональных трещин. Это часто встречающийся вид дефекта в процессах порошковой металлургии [4, 5]. Он предопределяет прочностные свойства продукции.

Целью работы является определение геометрии и расположения трещин, которые образуются при высоких давлениях прессования при сухом брикетировании криолита, фтористого алюминия, оксида магния и др.

Исследованы магнезиальные брикеты (10 шт.) после брикетирования на валковых брикетировочных прессах в валках (или бандажах), имеющих ячейки, обработанные механическим путем (см. рисунок, а). Грануломет­рический состав смеси 0 – 1 мм. Плотность брикетов 2100 кг/м³. Прочность брикетов на сбрасывание 75 – 92 %. Размеры брикетов: длина L = 32 ± 1 мм; высота H = 19,5 ± 0,5 мм; ширина B = 29 ± 1 мм. В работе применен метод так называемого «сухого» брикетирования (т. е. брикетирования без связующего или влаги). Зазор между валками пресса при брикетировании составляет 5 мм. На рисунке, б приведена фотография боковой поверхности брикета из оксида магния с хорошо видимыми поверхностными трещинами.

Как видно из рисунка, трещины локализованы ближе к задней части брикета. Ранее было показано, что у ячейки валкового пресса есть нагнетающая сторона контура и противоположная ей. При этом большие давления создаются как раз на нагнетающей стороне, она формирует заднюю часть брикета. В данном случае трещины были созданы в зоне высоких давлений, т. е. они являются перепрессовочными.

С использованием графических программ определены средние углы наклона трещины в верхней и нижней частях брикета (φ₁ = 49,2° и φ₂ = 48,4°). Количество видимых трещин в брикетах составляет 5 – 6 шт. Средний угол наклона трещин в объеме брикета 48,8° (это значение укладывается в интервал значений 45 – 60°). Обычно появление трещин, имеющих наклон примерно 45° к оси прокатки, связывают с действием максимальных касательных напряжений.

Выводы

Выявлено, что трещины в брикетах создаются в задней части брикета, т. е. в зоне действия больших давлений. Одной из рекомендаций по исправлению полученного вида брака (перепрессовочных трещин) является увеличение зазора между валками брикетировочного пресса.