DE2237756C3

DE2237756C3 -

Info

Publication number: DE2237756C3
Application number: DE19722237756
Authority: DE
Inventors: Giovanni Rom Sironi
Original assignee: CENTRO SPERIMENTALE METALLURGICO SpA ROM
Current assignee: Centro Sviluppo Materiali SpA
Priority date: 1971-08-07
Filing date: 1972-08-01
Publication date: 1974-09-26
Also published as: GB1411413A; JPS5527136B2; FR2148446B1; DE2237756A1; DE2237756B2; NL7210507A; NL168002B; NL168002C; FR2148446A1; JPS4828305A; LU65834A1; BE786987A

Description

(1)

= a- (JB)+b ■ (ΔC)+g· T+konst errechnet wird, in der

JB der Index der Basizität der Sintermischung,

gemessen durch das Verhältnis CaOZSiO₁,, *⁵ AC der Index der Zusammensetzung der Gase in der Haupt-Saugleitung, gemessen durch das Verhältnis COZCO + CO₄, T die Maximaltemperatur am heißesten Saugkasten ist und ei, b,g und kernst durch statistische Auswertung von Versuchsreihen ermittelte Werte sind.

daß denn der mit Hilfe der Gleichung (1) errechnete Wert des Oxydationsgrades mit dem gewünschten, d. h. dem Sollwert, verglichen wird und daß eventuell vorhandene Abweichungen des enechneten von dem gewünschten Wert des Oxydaionsgrades korrigiert werden durch Steuerung der Menge des als Koks der Mischung zugeführten Kohlenstoffs und oder durch von außen erfolgende Steuerung der Menge der der Sinterschicht zugeführten Wärme.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur der Abweichung des Ist-Wertes für den Oxydationsgrad von dem Sollwert durch Steuerung der der Mischung zugeführten Koksmenge nach der folgenden empirischen Gleichung erfolgt

in der

⁰ZoFeO=-- G-IK.

(2)

⁰Zo FeO die Differenz zwischen Sollwert für den Oxydationsgrad und dem mittels der empirischen Gleichung errechneten Istwert,

AK die prozentuale Änderung des Koksanteiles in der Mischung und G ein von Fall zu Fall errechneter Zahlenkoeffizient ist.

j. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die empirische Korrekturgleichjng für den Oxydationsgrad durch Steuerung der in die Mischung eingeführten Koksmengc nach der Gleichung

A (⁰Zo FeO) = - K₁ ■ ,1JB + K₂-AK »rfolgl, in der

/(⁰Zo FeO die Differenz zwischen dem errechneten (Ist-) und dem gewünschten (Soll-) Oxydationsgrad,

AJB die Änderung der Basizität und Λ K die des Koksantciles der Mischung ist, um die gewünschte Korrektur in Gang zu setzen, während

₁ von Fall zu Fall zu bestimmende Konstanten sind.

55

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturen der Abweichungen der errechneten von den gewünschten Werten für den Oxydationsgrad durch Steuerung der Wärmezufuhr einer Reihe von Brennern, die entweder mit der Zündhaube oder einer unmittelbar dahinter liegenden zweiten Haube verbunden sind, nach der folgenden Korrekturgleichung

J(¹VoFeO) = K_x-AQ + K₃- JO.,_r + K₃A V Y K₁

erfolgt, in der

A Q (kcal/min · m²) die Änderung der je m² Schichtoberfläche zugeführten Wärmemenge, die Differenz zwischen dem Sauerstoffanteil der Verbrennungsmischung und der stöchiometrischen, für die Verbrennung theoretisch erforderlichen O.,-Mengc und die Geschwindigkeitsänderung des Sinterrostes ist. während

und A'₄ von Fall ;:u Fall experimentell errechnete Konstanten sind.

AV

5. Verführen nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur der Differenzen zwischen dem errechneten und dem gewünschten Wert für den Oxydationsgrad gegebenenfalls unter Kombination mit der Steuerung der Koksmenge durch Steuerung des Wärmebeitrages von erhitzter, durch eine unmittelbar unterhalb der Zündhaube gelegene Haube auf den Sinterrost zugeführter Luft nach der Gleichung

J(⁰ZoFcO) = ZC₁-JQ YK₃-, IC',, ' KyAV : K_x erfolgt, in der

AQ (kcal/min · in²) die Änderung der je m- Schichtoberfläche zugeführtcn Wärmemenge, _r die Differenz zwischen der O.,-Menge in der Verbrennungsmischung und der stöchiometrischen. theoretisch für die Verbrennung erforderlichen Sauerstoffmenge und

A V die Änderung der Geschwindigkeit des Sinterrostes ist, während

K₁, K₁, K₃ und /C₄ von Fall zu Fall auf Grund von Versuchen errechnete Konstanten sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Hochofen-Sinter mit einem bestimmten, gesteuerten Oxydaticnsgrad. Genauer ausgedrückt ist der Zweck der Erfindung das Herstellen von Sinter, der nicht nur die für den jeweiligen besonderen Verwendungszweck geeignetste Größe aufweist, sondern auch chcmo-physikalische Eigenschaften, die ihn für die Behandlung geeigneter machen, der er später unterworfen wird.

Bei der vorliegenden Erfindung «.oll dieser Zweck

durch Errechnung der chemisch-physikalischen Eigenschaften des Sinters auf der Basis seines Oxydationsgrades, gemessen in Abhängigkeit des Prozentgehaltes an zweiwertigem Eisen, erreicht werden.

Bekanntlich beeinflußt bei konstanter Basizität des Erzes der Oxydationsgrad des Sinters einige Kennwerte sehr stark, die von fundamentaler Bedeutung für den genauen Ablauf des Hochofen-Reduktionsprozesses sind, wie z. B. die mechanische Kaltfestigkeit, die Reduzierbarkeit bei hohen und die Abbaubarkeit in reduzierender Atmosphäre bei niedrigen Temperaturen.

Das technische Problem der Errechnung des Oxydationsgrades des Sinters auf der Basis des zweiwertigen Eisens ist in der Vergangenheit untersucht worden. Als Stand der Technik sind einige Lösungen bekannt, die alle im wesentlichen auf folgende Maßnahmen und Operationen bezogen und zurückgeführt werden können:

Bestimn. .ing des Oxvdationsgrades des in Sinterproben enthaltenen zweiwertigen Eisens mittels mit chemischen Instrumenten durchgeführten Analysen:

Bestimmung des Oxydationsgrades auf Grund des Magnetit-Gehaltes (Fe.,O₄) der .Sinterproben durch Prüfung und Bes!^;mmung der magnetischen Eigenschaften — wöbe; man von der bekannten Tatsache ausgeht, dai.'· in dem magnetischen Kristallgitter ein Drittel der Eisenatonie zweiwer'^;g ist.

Die mit diesen Lösungen verbundenen Hauptluichteüe sind auf zwei Reihen von Gründen zurückzuführen:

Einerseits ist die fur laboratoriumsmäßige Analysen erforderliche Zeit lang im Verhältnis zu der Dauer des Sintervorganges, und andererseits lassen sich die Analysen nicht kontinuierlich durchführen. Da außerdem das Pohennehmen und deren Vorbereitung nach Abschluß des Sintervorganges durchgeführt werden und eine nochmalige Behandlung des Sinters mit einem gegenüber einem bestimmten Wert geringeren Wert ins Auge gefaßt wird, entstehen komplexe Probleme der Probenentnahme, die die Lösung des Problems erschweren, wenn nicht absolut unsicher und völlig unmöglich machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Losungen zu vermeiden und eine Möglichkeit zur kontinuierlichen Bestimmung des Oxydationsgrades des Sinters zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während des Sintervorganges der in Pro-/entantcilen des in dem Agglomerat (Sintererzeugnis) enthaltenen Eisenoxyds gemessene Oxydationsgrad nach der Gleichung

¹Vo FeO -- a ■ (JIi) ■'- b ■ ( I C) i a ■ T \- könnt (1) errechnet wird, in der

JR der Index tier Basizität der Sinter mischung, gemessen durch das Verhältnis CaO/SiC)₂,

1C der Index der Zusammensetzung der Gase in der Haupt-Saugleitimg, gemessen durch das Verhältnis CÖ/CO r CO,, T die Maximaltemperatur am heißesten

Saugkasten ist und

ο, b, g und kamt durch statistische Auswertung von Versuchsreihen ermittelte Werte sind, daß dann der mit Hilfe der Gleichung (I) errechnete Wert (der Istwert) des Oxydationsgrades mit dem gewünschten, d. h. dem Sollwert, verglichen wird und daß eventuell vorhandene Abweichungen des errech-

neten von dem gewünschten Wert des Oxydationsgrades korrigiert werden durch Steuerung der Menge des als Koks der Mischung zugeführten Kohlenstoffs und/oder durch von außen erfolgende Steuerung der Menge der der Sinterschicht zugeführten Wärme.

ίο Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß während des Sintervorganges kontinuierlich die Errechnung und Bestimmung des Oxydationsgrades des Sinters und gleichzeitig durch Steuerung einfach und schnell zu messender Kenn-

-5 größen auf bestens geeignete Weise die Einflußnahme auf den Ablauf des Sinterprozesses unter Beachtung der gewünschten chemo-physikalischen Endeigenschaften möglich wird.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende Ver-

fahren zum Herstellen von Sintern mit einem einstellbaren Oxydationsgrad umfaßt folgende Schritte:

Bestimmung des Oxydationsgrades der Sintermischung mit Hilfe einer mathematischen Glei-

₂. chung. die den in der Sintermischung enthaltenen prozentualen Anteil an Eisenoxyd mit leicht und schnell meßbaren Verfahrenskennwerten verbindet, wie z. B. Temperatur und chemische Zusammensetzung der aus der Haupt-Saug-

,₀ leitung oder bei höheren Temperaturen aus den

Saugkasten entnommenen Gasproben; Vergleich des errechneten mit dem gewünschten Oxydationsgrad:

Korrektur eventueller Abweichungen des er rechneten von dem gewünschten Oxydationsgrad mittels Steuerung der Wärmemenge durch Änderung des Verhältnisses zwischen dem Kohlenstoff aus dem Koks und der Erzmischung im Augenblick ihrer Mischung, oder durch der Sinterschicht von außen — z. B. durch die Heizgase — zugeführte Wärme.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden an Hand einer eingehenden Beschreibung der _4t. Verfahrensschritte erläutert, durch die es ermöglicht wird:

Diese Schritte sind:

Bestimmung des Oxydationsgrades während des Sintervorganges in Abhängigkeit des prozentualen Anteils des Eisenoxyds im Sinter mittels der Gleichung (I);

Vergleich des mit Hilfe dieser Gleichung errechneten Wertes des Oxydationsgrades mit dem gewünschten und

Korrektur eventuell vorhandener Abweichungen des errechneten von dem gewünschten Wert des Oxydationsgrades durch Steuerung der Menge des der Sintermischung als Koks zugeführten Kohlenstoffes, wobei die Änderung der Koksmenge nach der Gleichung

.1("/OFeO) = G- KK)

erfolgt, in der

A ("ία FeO) die Differenz zwischen dem aus (1) errechneten und dem gewünschten Oxydationsgrad, /I (K) die prozentuale Änderung des aus dem

Koks anfallenden Kohlenstoffanteiles in der Mischung und

G ein sich von Fall zu Fall ergebender Zahlenwert ist, wobei die Multiplikation der beiden letztgenannten Größen den Oxydationsgrad auf den Sollwert bringt.

Hierbei ist zu bemerken, daß die Gleichung (2) nur eine der möglichen verwendbaren Korrekturgleichungen ist. Natürlich kann man auch Gleichungen verwenden, die neben dem Kohlenstoffarueil des Kokses auch andere Kenngrößen der Sintermischung berücksichtigen. Eine brauchbare Gleichung, die auch die Änderung des Indexes JB der Basizität berücksichtigt, lautet z. B.

A (⁰Io FeO) = - K₁ ■ A (JB) + K, A (K), (3)
worin
.1(⁰ZoFeO) die Differenz zwischen dem errechneten

und dem gewünschten Oxydationsgrad. ^ao ! (JB) die Änderung der Basizität und
A(K) die prozentuale Änderung des Koksanteiles der Mischung ist, die die gewünschte Korrektur bringt und

K₁ und K., von Fall zu Fall zu bestimmende Kon- ^a5 stanten sind.

Die bisherigen Angaben reichen noch nicht aus, um ein vollständiges Bild von dem erfindungsgemäßen Verfahren zu geben, wenn man nicht erwähnt, daß die Korrektur des Oxydationsgrades des Sinters auch durch Steuerung der der Sinte;schicht zugeführten Wärmemenge erfolgen kann.

Diese Art der Steuerung ist besonders vorteilhaft und schnell, wenn kleine und/oder schnelle Änderungen des Oxydationsgrades erforderlich sind. Sie kann nach einer der nachstehend beschriebenen Techniken erfolgen.

Bei der ersten Verfahrensweise wird die für die Steuerung des Verfahrens erforderliche Wärme von einer Reihe von Brennern geliefert, die mit de^r Zündhaube verbunden oder in einer zweiten, direkt dahin'ler liegenden Haube angeordnet sind.

Bei einer zweiten Verfahrensweise kann die Steuerung der Wärmeverteilung auch mittels vorerhitzter Luft erfolgen, die von einer Haube unmittelbar hinter der Zündhaubc auf den Sinterrost geblasen wird.

Vor Schluß dieser Ausführungen ist es empfehlenswert, hervorzuheben, daß die Errechnung der zur Erreichung eines gewünschten Oxydationsgrades benötigten Wärmemenge mit Hilfe von Korrektur-(JciLhungen folgender Art vorgenommen werden kann.

theoretisch erforderlichen O₁,-Menge und J V die Geschwindigkeitsänderung

des Sinterrostes ist, während K₁, K.,, Κ_Λ und K_A von Fall zu Fall experimentell errechnete Konstanten sind.

Bemerkenswert ist hierbei, daß die Gleichung (4) eine statistische Formulierung der Funktion

I (% FeO) = / (A Q, A O_a,., A V)

. I OVoFcO) = K_t-AQ + K.₂- iO_ic+K₃· AV t K₄.

worin (4)

A(J (kcal'min ■ m'-) die Änderung der je m- Schichlobcrfläche zugeführten Wärmemenge,
die Differenz zwischen dem SaucrstolTantcii der Verbrennungsmischung und der stöchiomctrisehcn für die Verbrennung

I 0,

ic

Weiter muß darauf hingewiesen werden, daß die Glieder der Gleichung (1)

a-(JB); b(AC) und g-ΐ

die entscheidenden Bezugsgrößen sind und als solche für die Errechnung des prozentualen FeO-Anteiles der Sintermischung ausreichen.

Trotzdem muß beachtet werden, daß die vorerwähnte Gleichung durch Hinzufügen anderer Glieder ergänzt werden kann, d·^ Funktionen von Größen sind, die immer in verscniedener Weise mit dem Oxydationsprozeß wirkverbunuen sind:

I. Geschwindigkeit des Sinterro*tes, II. Anteil von in die Mischung eingeführtem Kalksandstein,

III. Anteil der durch die Zündhaube zugeführten Wärmemenge,

IV. Feuchtigkeit der Mischung,

V. Anteil der in die Mischung zurückgebrachten

Fein-Matcrialien (Rückgut), VI. Magnetitanteil der Mischung und VII. Dicke der Sinterschicht.

35

40

45 Um die Bestimmung des Oxydationsgrades gemäß der Erfindung durchzuführen, können alle technischen Lösungen vorgeschlagen und eingesetzt werden, die auf Gleichung (1) zu^rückführbar sind, die durch Addition anderer kcnnzeichnerder Größen als zweites Glied in Form von 1 bis VII integriert wird, die man in der Form el · ν ausdrücken kpnn, worin

</ ein von Fall zu Fall verschiedener, experi mentell und statistisch bestimmbarer Zahlenkoeffizient und

ν jeder der Werte für I bis VII ist,

unlcr der Voraussetzung, daß entweder nur einer der Werte d · ν oder eine Kombination derselben addicrl werden kann.

Eüne besonders günstige Lösung erhält man, wenn für ν die Geschwindigkeit des Sinterrostes eingesetzt wird.

Zum Zwecke der Erläuterung erfolgt jetzt die Beschreibung einiger praktisch durchgeführter Beispiele der Erfindung:

Beispiel I

Kcniv'.'ichncndc Daieii der Prüfmischung:

Bnsizitälsindcx (JB) 1.3

Brennfähiger Kohlenstoff 3,5 ° 0

Anteil an Koks mit 85ⁿ/n Kohlenstoff 4,1 Vo

Der Oxydationsgrad, berechnet nach Gleichung (1):

^B,i)Fc()

3,38 JIi 0,023-7 t 30.58 A(

Unter der Annahme, daß der Oxydationsgrad der geprüften Misclnng ^: 9 ist, wird für die spezielle geprüfte Mischung die Korrckturglcichung ange-I 20,64 ^ 9,85
.1(⁰ZnFcO) - - 4,35-1(7«)

5,07,1K

Es ist leicht zu verstehen, daß die gewünschte Korrektur durch Verringerung des prozentualen

2

Kohlcnstoffiintcilcs um 0,24"/ο, entsprechend einer Änderung Jos Koksantcilcs um 0,28°/n, und eine gleichzeitige Änderung des Hasiiitätsindcxcs [JTi) von \.} auf 1,2 erzielt wird. l\s ergibt sich dann aus

0.85 ! 3.35-0,1 5.07 · IK

AK zu 0,24Vo, und der Anteil des Kohlenstoffes aus dem Koks, der die Sintermischung auf den gewünschten Oxydationsgrad bringt, wird dann 3,26"/o.

ίο Beispiel 2

Kennzeichnende Daten der Prüfmischung:

Basizitätsindex 1,05

Maximaltcmpcratur der Abgase

an der heißester Haube 330° C

Index der Zusammensetzung der

Gase (CO / CO I- CO₂) 0,22

Geschwindigkeit des Sinterbades 2,9 m/min

Der Oxydationsgrad berechnet sich nach der Glei- ao chung (1):

756

"OFeO 2,12 70 -0.020 · T I- 32,4 · A C

2,1')-Vt- 24/, .-- 16,30»/ο,
Kohlcnstoffantcil aus dem Koks 4,

Unter der Annanme, daß der gewünschte Oxydationsgrad 12 ist, ergibt sich die Korrckturgleichung

. 1 ("/ο FeO)

4,35- \{)tt) I- 5,07-,IX.

Die gewünschte Korrektur wird möglich unter Verringcru'iig des Kohlenstoffantcu.es um 0,62⁰Zo, entsprechend einer Änderung des Koksanteilcs um

0,73%>, und gleichzeitiger Änderung des Basiritätsindexes von 1,5 auf 1,2.

Es ergibt sich damit:

- 4,30= -4,35-0,15 + 5,07-/IX,

voraus sich AK — — 0,62%> errechnen läßt und damit eine Änderung des Kohlenstoffanteilcs aus dürr Koks um 3,88°/o erforderlich macht, um den |»e wünschten Oxydationsgrad zu erreichen.

40? 639,

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Hochofen-Sintern mit einem bestimmten, gesteuerten Oxydationsgrad, dadurch gekennzeichnet, daß wahrend des Sintervorganges der in Prozentanteilen des in dem Agglomerat enthaltenen bisenoxyds gemessene Oxydationsgrad nach der Gleichung