تعتبر خامات الحديد من أهم وأهم المواد الخام المستخدمة في إنتاج الكريات. حبيبات مضغوطة؛ ويقصد بها الكريات المنتجة من خام الحديد الناعم والمواد المضافة الأخرى التي تكون خامًا أولاً ثم يتم طهيها وتصلبها واستخدامها للتجديد باستخدام الطريقة التقليدية لإنتاج الحديد في الفرن العالي أو طرق التجديد المباشر المتعددة. تعتبر الحبيبات هي المادة الأساسية لإنتاج الحديد الخام ويجب أن تتمتع بخصائص ميكانيكية وكيميائية وحرارية مناسبة في أفران الاختزال. لإنتاج الكريات الخام، يتم تدوير ملاط خام الحديد بما في ذلك المواد المضافة مع محاليل الترطيب مثل الماء لتحقيق شكل كروي في آلات صنع الكريات لإنتاج الكريات الخام. أثناء إنتاج الكريات الخام، يمكن إضافة المواد المضافة والمواد اللاصقة مثل هيدروكسيد الكالسيوم لزيادة الجودة والخصائص المعدنية الميكانيكية للكريات. في هذه المرحلة، يتم إنتاج الكريات ذات الأبعاد المرغوبة والقوة الميكانيكية الكافية وإرسالها للنقل إلى آلة الخبز. وفي المرحلة الثانية، يتم تسخين الكريات الخام بعناية في جهاز تحت درجة حرارة تليين خام الحديد من أجل تصلبها في جو مؤكسد، بحيث يتم تجفيفها أولاً ثم خبزها، حتى لا تنخفض مساميتها.
تعتبر الخواص الميكانيكية والفيزيائية للكريات مهمة بمعنى أن الكريات يجب أن تتحمل أحمالًا ميكانيكية كبيرة أثناء النقل والتجفيف والتصلب في درجات حرارة عالية. لذلك، يجب أن يكون لديهم مقاومة تآكل كافية وقوة ضغط ضد التكسير. بناءً على استخدامات الكريات، تختلف خصائصها الضرورية. لتحقيق هذه الخصائص، يتم استخدام إضافات خاصة. وبالمثل، يجب أن تكون الآلة المستخدمة لإنتاج الكريات قادرة على توفير الخصائص اللازمة. يجب تصميم طريقة نقلها إلى وحدة الخبز بحيث يتم تطبيق الحد الأدنى من التأثير والضغط على الحبيبات.
في الكريات المستخدمة في الفرن العالي أو في طرق التجديد المباشر، هناك تغيرات في عملية التجديد قد تؤدي إلى تفتتها وتفككها، لذا فإن التحقق من الخواص الميكانيكية والفيزيائية للكريات وتجديدها مهم للغاية. من الضروري إجراء اختبارات لتحديد خصائص الحبيبات في ظل الظروف القياسية.
تعتمد جودة الكريات على خصائصها الكيميائية والميكانيكية والمعدنية. كل من الخصائص فعالة في عملية إنتاج الكريات، والتجديد، وكذلك صهر وتكرير الحديد الإسفنجي والحديد الخام.
الخصائص الفيزيائية للكريات
من بين العوامل المحددة للكريات أبعادها وشكلها ومساحة سطحها المحددة وتوزيع أبعادها ومساميتها ومقاومتها للتآكل والاحتكاك.
1- أبعاد الحبيبة
تنقسم الكريات إلى ثلاث مجموعات حسب الحجم:
– كرة صغيرة بقطر من 3 إلى 8 ملم للتكتل والعمليات المعدنية المائية
– كريات عادية بقطر من 10 إلى 15 ملم للاستخدام في الأفران العالية ووحدات التجديد المباشر
– كريات كبيرة بقطر 20 إلى 30 ملم تستخدم في صناعة الصلب والمواد الخام لإنتاج الأسمنت
2- مسامية الحبيبات
المسامية هي إحدى الخصائص المميزة للكريات وتلعب دورًا مهمًا في جميع مراحل صنع الكريات واستهلاكها. في الكريات الخام، تكون المسامية نتيجة لإزالة الماء وتبخره بشكل منتظم. المسامية الموجودة في الحبيبات فعالة جدًا في خاصية التجديد. من خلال زيادة المسامية، تزداد خاصية التجدد للعديد من الكريات في ظل ظروف معينة. من ناحية أخرى، المسامية تتناسب عكسيا مع قوة الحبيبات، وزيادتها تؤدي إلى انخفاض قوة الحبيبات، لذلك يجب اختيار الوضع الأمثل في ضبط هذين العاملين. تعتمد المسامية على حجم الجسيمات وطريقة التكوير وتلعب دورًا مهمًا في التجفيف والطهي. خلال هذه المراحل، تتبخر الرطوبة ويحدث تحول طوري، وتتبلور المواد من جديد. وبالنظر إلى القوة اللازمة، فإن أفضل مسامية للكريات هي حوالي 20 إلى 30٪. يتم تعريف المسامية الإجمالية للكريات على أنها حجم الثقوب بالنسبة إلى الحجم الإجمالي للكريات الخام ويتم حسابها باستخدام الفرق بين الجاذبية النوعية الفعلية والظاهرية.
