Способ контроля и управления качеством аглоспека

 

Изобретение относится к области окускования методом агломерации и может быть использовано при производстве железорудного агломерата для доменного передела. Способ включает подготовку шихты, спекание, механическую обработку, определение и контроль качества продуктов спекания, построение математических моделей. Предварительно определяют зависимости параметров, характеризующих разрушаемость аглоспека, от параметров спекания, при этом параметры, характеризующие разрушаемость аглоспека, определяют путем измерения массовой доли мелочи в продуктах разрушения, полученных при различных уровнях энергии разрушения,и рассчитывают их в соответствии с уравнением q = q₀ + b·E^0,5, где q - массовая доля мелочи в продуктах разрушения аглоспека, %; b - параметры, характеризующие разрушаемость аглоспека; E - удельная энергия разрушения аглоспека (Дж/кг), а управление качеством аглоспека ведут в соответствии с предварительно полученными зависимостями параметров разрушаемости аглоспека от параметров спекания путем сопоставления текущих значений величин q и b с контрольными и соответствующей корректировки параметров спекания.

Изобретение относится к области окускования методом агломерации и может быть использовано при производстве железорудного агломерата для доменного передела.

Известен способ, включающий контроль и поддержание заданного уровня массовой доли FeO в агломерате путем регулирования расхода твердого топлива на спекание [1].

Недостатком способа является неэффективное управление выходом годного и прочностью агломерата ввиду слабой связи между массовой долей FeO в агломерате и вышеуказанными свойствами.

Известен также способ управления агломерационной машиной, в котором качество агломерата определяют по его твердости. В зависимости от твердости агломерата изменяется усилие дробления и соответственно величина тока электропривода дробилки. Величина тока сравнивается с заранее заданными величинами, соответствующими рассчитанной твердости агломерата. На основании полученной разности величин тока производят автоматическое регулирование скорости аглоленты [2].

Недостатком способа является низкая эффективность регулирования качества аглоспека, так как его твердость на сходе с ленты зависит не только от его текстуры и структуры, но и от температуры спека, а судить о качестве спека по нагрузке на привод можно весьма условно, поскольку нагрузка на дробилку крайне неравномерна и нестабильна.

Наиболее близким по технической сущности решением, принятом за прототип, является способ изготовления агломерата, по которому предварительно устанавливают зависимость прочности готового агломерата от качества шихты и условий агломерации, из полученной зависимости предварительно вычисляют указанную прочность в соответствии с действительным значением качества шихты и условий агломерации, при этом качество шихты и условия агломерации контролируют и устанавливают в соответствии с предварительно вычисленными значениями установленной прочности [3].

Недостатками способа являются использование в качестве контролируемого параметра некоторой частной величины - значения прочности готового агломерата, т.е. прочности конечного продукта разрушения аглоспека, прошедшего все стадии механической дезинтеграции. Указанный способ не позволяет осуществлять контроль и управление качеством аглоспека на самых ранних стадиях его разрушения, на которых влияние параметров спекания на макроструктуру аглоспека и последующее формирование его грансостава, оказывается наиболее сильным. Кроме того, способ не позволяет регулировать производительность агломашин.

Целью изобретения является снижение массовой доли мелочи в агломерате, увеличение выхода годного (скипового) продукта и производительности аглофабрик по скиповому агломерату.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем подготовку шихты, спекание, механическую обработку, определение и контроль качества продуктов спекания, построение математических моделей, предварительно определяют зависимости параметров, характеризующих разрушаемость аглоспека, от параметров спекания, при этом параметры, характеризующие разрушаемость аглоспека, определяют путем измерения массовой доли мелочи в продуктах разрушения, полученных при различных уровнях энергии разрушения, и расчитывают их в соответствии с уравнением q = q₀+ b·E^0,5, где q - массовая доля мелочи в продуктах разрушения аглоспека (%), q₀,b - параметры, характеризующие разрушаемость аглоспека, E - удельная энергия разрушения аглоспека (Дж/кг), а управление качеством аглоспека ведут в соответствии с полученными зависимостями параметров разрушаемости от параметров спекания путем сопоставления текущих значений величин q₀, b с контрольными и соответствующей корректировки параметров спекания.

Выбор в качестве параметров, характеризующих разрушаемость аглоспека, величин q₀, b обусловлен тем, что изначально разрушение спека на куски (фрагменты) происходит без существенных затрат внешней энергии (за счет термических напряжений, возникающих при его охлаждении). Кроме того, в продуктах первичного разрушения спека при его сходе с ленты всегда содержится некоторое количество мелочи, образованной за счет слабо спеченных элементов. Указанные факторы отражаются параметром q₀.

Формирование гранулометрического состава продуктов разрушения на последующей стадии обусловлено, главным образом, величиной, затраченной на разрушение энергии. Величиной, характеризующей разрушаемость кусков на этой стадии (при различных уровнях энергии), является параметр b. Приведенные параметры и уравнение (1) однозначно характеризуют выход мелочи из спека на любой стадии его разрушения, что позволяет контролировать выход годного продукта и управлять процессом формирования качества агломерата.

Указанные величины q₀ и b находятся по формуле (1), для чего экспериментально определяется выход класса 0-5 мм (q) при разрушении аглоспека при различных уровнях энергии (E).

Вид связи между параметрами разрушаемости q₀ и b и параметрами спекания, например, расходом и крупностью твердого топлива, высотой спекаемого слоя, влажностью шихты, скоростью аглоленты и др. предварительно устанавливают экспериментальным путем.

Использование полученных параметров q₀ и b позволяет осуществить управление качеством аглоспека путем регулирования параметров спекания, приводя в соответствие определяемые (текущие) значения величин q₀ и b с их заданными значениями, фиксированными в качестве контрольных.

Таким образом, заявленная совокупность признаков позволяет обеспечить увеличение выхода годного продукта, снижение массовой доли мелочи в агломерате и увеличение производительности аглофабрик по скиповому агломерату.

Способ осуществляется следующим образом.

После разгрузки спека с аглоленты, его дробления, охлаждения и грохочения определяют массовую долю надрешетного продукта, количество отсева и долю мелочи (класс 0-5 мм) в нем. Далее отбирают представительную пробу надрешетного продукта, определяют ее гранулометрический состав, затем представительно сокращают до 15-20 кг.

На отобранной пробе определяют зависимость прироста массовой доли мелочи в продуктах разрушения при различных уровнях энергии внешних механических воздействий. Указанная зависимость может быть определена во вращающемся барабане, конструктивно выполненном в соответствии с ГОСТ 15137-77 (или ему аналогичном), при длительности циклов испытаний 10, 20 и 30 оборотов. После каждых 10 оборотов барабана измеряют прирост массовой доли мелочи (класса 0-5 мм). Кроме того, данные зависимости могут быть получены путем сбрасывания пробы спека на стальную плиту с разной высоты, а также иными способами, позволяющими варьировать уровень энергии разрушения.

На основании экспериментально полученных данных начального содержания мелочи и ее прироста при различных уровнях энергии, аналитически вычисляют коэффициенты q₀ и b уравнения (1). Текущие значения q₀ и b сравнивают с контрольными, которые заранее задаются для данного технологического режима. Выбор контрольных значений параметров определяется технико-экономическими показателями данного технологического режима. При отклонении текущих значений от контрольных, их корректируют путем изменения параметров спекания.

Для этого из предварительных экспериментов определяют зависимости, устанавливающие связи между различными параметрами спекания и параметрами q₀ и b. Указанные зависимости формализуют в виде уравнений парной или множественной регрессии параметров q₀ и b и параметров спекания.

Из полученных зависимостей выбирают необходимые управляющие параметры (для данного технологического режима), и определяют их величину в зависимости от фактически выявленной разницы текущих и контрольных значений q₀ и b с учетом прогнозируемых технико- экономических показателей.

Рассмотрим возможности реализации предлагаемого способа на примере аглопроизводства ОАО "СЕВЕРСТАЛЬ" (аглоцех N 3).

Пример 1.

В базовом режиме работы производительность аглоцеха по спеку составила 810 т/ч, выход годного (скипового) агломерата - 59,2% от спека, доля мелочи (0-5 мм) в годном агломерате - 17,1%.

Экспериментально определенная текущая величина параметров q₀ и b для данного технологического режима составила q₀ = 33,94 и b = 0,74. Предварительно установленные контрольные значения q₀ и b, задающие выход годного на уровне 61-61,5%, и массовую долю мелочи в годном агломерате 15- 15,2% соответственно составили 33,9 и 0,65.

Экспериментально установленные связи между параметрами q₀ и b, производительностью агломашин по спеку и параметрами спекания имеют вид: q₀ = 34,0- 0,5 X
b = 0,75-0,05 X
q₀ = 34,0-0,12 H
q₀ = 38,0 - 3,188 K·C
b = 0,79 - 0,0028 K·C
П = 810 - 1,296 H
где X - массовая доля кремнийсодержащей добавки в шихте,%:
H - увеличение высоты спекаемого слоя по отношению к базовому уровню (280 мм), мм;
K - содержание топлива в шихте, %;
C - доля класса 3-1 мм в топливе, абс.ед;
П - производительность аглоцеха по спеку, т/ч.

Из приведенных уравнений в качестве корректирующего параметра выбираем кремнийсодержащую добавку в количестве 2% от массы шихты. Осуществленная коррекция параметров спекания позволила по отношению к базовому режиму увеличить выход годного агломерата до 61,2%, уменьшить массовую долю мелочи в годном до 15,2% и увеличить производительность аглоцеха по годному агломерат на 3,2%.

Пример 2. Параметры работы аглоцеха соответствуют параметрам примера N 1, при этом по технико-экономическим соображениям требуемая массовая доля мелочи в скиповом агломерате должна составлять 14 -14,5%.

Данные требования могут быть удовлетворены при следующих контрольных значениях параметров q₀ = 28,0 и b = 0,74.

Для достижения указанных контрольных значений параметров q₀ и b, согласно вышеприведенным уравнениям, достаточно увеличить высоту спекаемого слоя на 50 мм или увеличить долю класса 3-1 мм в твердом топливе до 80%. В данном случае выбор того или иного управляющего решения обусловливается технической возможностью и (или) технико- экономическими соображениями.

Так, в случае увеличения высоты спекаемого слоя выход годного агломерата (по отношению к базовому) увеличивается до 64,9%, массовая доля мелочи в скиповом агломерате уменьшается до 14,4%, производительность цеха по годному агломерату увеличивается на 0,8%.

В случае увеличения доли класса 3-1 мм в твердом топливе до 80% выход годного агломерата увеличивается до 65,6%, массовая доля мелочи в нем уменьшается до 13,8%, производительность цеха по годному агломерату увеличивается на 10,6%, однако данный режим спекания требует осуществления ряда технических мероприятий по улучшению технологии подготовки топлива.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет с помощью контроля параметров, характеризующих разрушаемость аглоспека, и корректировки параметров спекания увеличить выход годного, снизить массовую долю мелочи в нем, а также увеличить производительность аглопроизводства по скиповому агломерату.

Формула изобретения

Способ контроля и управления качеством аглоспека, включающий подготовку шихты, спекание, механическую обработку, определение и контроль качества продуктов спекания, построение математических моделей, отличающийся тем, что предварительно определяют зависимости параметров, характеризующих разрушаемость аглоспека, от параметров спекания, при этом параметры, характеризующие разрушаемость аглоспека, определяют путем измерения массовой доли мелочи в продуктах разрушения, полученных при различных уровнях энергии разрушения, и рассчитывают их в соответствии с уравнением
q = q₀ + b · E^0,5,
где q - массовая доля мелочи в продуктах разрушения аглоспека, %;
q_, b - параметры, характеризующие разрушаемость аглоспека;
E - удельная энергия разрушения аглоспека, Дж/кг,
а управление качеством аглоспека ведут в соответствии с предварительно полученными зависимостями параметров разрушаемости аглоспека от параметров спекания путем сопоставления текущих значений величин q₀ и b с контрольными и соответствующей корректировки параметров спекания.