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转鼓指数检测

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发布时间：2025-07-01 04:57:40 更新时间：2025-06-30 04:57:40

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

转鼓指数检测：评估冶金原料机械强度的核心指标

转鼓指数检测是冶金、矿山、耐火材料等行业中一项至关重要的物理性能测试方法，主要用于评估铁矿石球团、烧结矿、焦炭、耐火材料等散状物料在转运、装卸和冶炼过程中抵抗冲击、摩擦和磨损的能力。其核心在于模拟物料在实际生产流程（尤其是在高炉、转炉或输送过程中）所受到的机械应力作用，通过标准化的测试流程和精确的测量，量化物料的抗碎强度（转鼓强度指数）和耐磨性能（耐磨指数或抗磨指数）。该指标直接关系到物料在高炉内的透气性、炉况的稳定性以及最终产品的质量和生产效率，是原料质量控制和工艺优化不可或缺的关键参数。

检测项目

转鼓指数检测通常包含以下核心项目：

抗碎强度指数 (Tumble Index, TI 或 +6.3mm 粒级占比)：衡量物料在经受规定条件的机械冲击和摩擦后，保留在较大粒级（通常是+6.3mm）部分的质量百分比。该值越高，表明物料的抗冲击破碎能力越强。
耐磨指数 (Abrasion Index, AI 或 -0.5mm 粒级占比)：衡量物料在经受规定条件的机械冲击和摩擦后，产生的粉末（通常是-0.5mm）部分的质量百分比。该值越低，表明物料的耐磨性能越好。

有时也会关注中间粒级（如+0.5mm 至 -6.3mm）的占比，以更全面地描述物料的粒度变化情况。

检测仪器

转鼓指数检测的核心设备是转鼓试验机，其主要构成和要求如下：

转鼓筒体：通常为内径1000mm (±5mm)、内宽500mm (±5mm) 的无缝钢管或等效材质的圆筒。筒体内壁需光滑平整，内侧均匀焊接（或安装）有规定尺寸和数量的提升板（挡板），用以提升和跌落物料，模拟冲击磨损过程。最常用的标准是安装2块长500mm、高50mm、厚5mm的提升板，沿轴向对称布置（相隔180°）。
驱动系统：驱动转鼓以恒定转速旋转。标准转速通常为25转/分钟 (±1转/分钟)。
计数与控制装置：精确控制转鼓的旋转圈数（标准测试通常为200转）并自动停机。
筛分系统：包括一套符合标准孔径（通常是6.3mm和0.5mm）的方孔筛及振筛机或人工筛分工具。
称量设备：精度至少达到±1g的天平或电子秤，用于称量样品及各粒级的质量。

检测方法

转鼓指数检测的标准操作流程如下：

样品制备：按照相关标准规定的方法，从代表性大样中缩分出规定质量（通常为15kg ±0.15kg）的试样。试样需在105-110°C下干燥至恒重，并冷却至室温。
初始筛分与称量：将试样用6.3mm和0.5mm筛进行筛分，称量并记录各粒级质量（+6.3mm， -6.3mm +0.5mm， -0.5mm）。计算初始各粒级的质量百分比（可选步骤，主要用于数据溯源）。
转鼓试验：将规定质量的干燥试样（通常15kg）小心装入洁净的转鼓内。启动转鼓，使其以25转/分钟的恒定转速旋转200圈。
卸料与收集：试验结束后，小心将鼓内物料全部卸出，并用刷子清理干净鼓内壁黏附的粉料，确保所有物料被收集。
转鼓后筛分：将转鼓后的全部物料，用6.3mm和0.5mm筛进行筛分（通常使用振筛机筛分10分钟或按规定时间进行人工筛分至筛净）。
称量与计算：分别称量筛分后得到的三个粒级（+6.3mm, -6.3mm +0.5mm, -0.5mm）的质量。
结果计算：
- 抗碎强度指数 (TI, +6.3mm %) = (转鼓后 +6.3mm 粒级质量 / 试样总质量) × 100%
- 耐磨指数 (AI, -0.5mm %) = (转鼓后 -0.5mm 粒级质量 / 试样总质量) × 100%

检测标准

转鼓指数检测遵循严格的国家标准、国际标准或行业标准，确保测试结果的可靠性和可比性。常用的标准包括：

国际标准：
- ISO 3271: 2015 Iron ores for blast furnace and direct reduction feedstocks — Determination of the tumble and abrasion indices (针对高炉和直接还原用铁矿石)
- ISO 556: 1980 Sintered ore and pellet — Determination of crushing strength (包含类似转鼓法的抗压强度测定，方法有差异)
- ISO 18894: 2018 Coke — Determination of coke reactivity index (CRI) and coke strength after reaction (CSR) (焦炭反应性测定中的转鼓部分有其特定要求)
中国国家标准：
- GB/T 14201-2020 铁矿石转鼓强度的测定方法 (现行版本，等效采用ISO 3271:2015)
- GB/T 24528-2020 焦炭反应性及反应后强度试验方法 (包含焦炭专用转鼓测试环节)
- YB/T 5166-1993 (2005) 耐火泥浆筛分和抗折粘结强度试验方法 (部分涉及类似原理)
- GB/T 4000-2017 焦炭反应性及反应后强度试验方法 (替代旧版本，包含焦炭CSR测定中的转鼓方法)
美国材料与试验协会标准 (ASTM)：
- ASTM E279-97(2010)e1 Standard Test Method for Determination of Abrasion Resistance of Iron Ore Pellets and Sinter by the Tumbler Test
欧盟标准：
- EN ISO 3271: 1995 (已被ISO 3271:2015取代)
行业/企业标准：许多大型钢铁企业或研究机构也制定有内部更为细化的操作规程。