DE2263722C3

DE2263722C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Zusatzes der Flüssigkeit zu einer Maschine zum Rollen von zu sinternden Kugeln

Info

Publication number: DE2263722C3
Application number: DE2263722A
Authority: DE
Inventors: Arne Belstad; Nils Olov Allan Loefgren; Rolf Ragnar Oedman; Boerje Gustav Sjoeberg
Original assignee: Luossavaara Kiirunavaara AB LKAB
Current assignee: Luossavaara Kiirunavaara AB LKAB
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1972-12-28
Publication date: 1978-07-20
Also published as: SE359315B; JPS4880472A; US3900293A; DE2263722A1; DE2263722B2

Description

[•ine der wesentlichen Voraussetzungen dafür, daß beim Herstellen von Kugelsinter durch Sintern von Rohkugeln. die aus körnigem und pulverförmiger!! Material, insbesondere Erz, und dieses bindender Flüssigkeit bestehen, Kugelsinterprodukte: hoher Qualität erzielt werden, ist eine hohe Qualität der Rohkugeln. Eine Bedingung für eine große Leistung der Schervorrichtung besteht insbesondere darin, daß der Flüssigkeitsgchalt der Rohkugeln innerhalb enger Grenzen liegt. Rohkugeln, die zu feucht, zu plastisch oder zu wenig fest sind, hindern beim Sintern die erforderliche Durchströmung der ticizluft. Bei den Kugclsintcrmaschincndcr bisherigen Bauart wird ferner die gleichmäßige Zufuhr von Rohkugeln dadurch beeinträchtigt, daß sich periodische, zeitliche Schwankungen, sogenannte Pulsalionen, der Menge von einer Kugelrollmaschine der Sinteranlage gelieferten Rohkugeln ergeben.

Die ArI dieser Schwankungen hangt von einer Vicl/ahl \on Faktoren ab. beispielsweise von Schwankungen der Korngrößenverteilung, der Feuchtigkeit des Schliches, aus dem die Rohkugeln erzeugt werden, Minder Neigung und Drehzahl der Kugelrolltrommel, von dein Kiigelrollkrcis. der Trommcllärigc der Drehzahl, der Umlaufzeil des behandelten Materials im Rollkreis und dem Verschleiß von Siebstangen. Diese Faktoren sind fiir jede Kugelrollmaschine derart verschieden, duß bezüglich der Schwankungseigenschaften nicht von einer Maschine auf eine andere geschlossen werden kann. Man kann deshalb den Kugelrollprozeß nicht dadurch optimal gestalten, daß

alle die Qualität der Rohkugeln beeinflussenden Faktoren ermittelt werden und das Kugelrolleu dementsprechend einstellt, zumal in der Praxis fortwährend Änderungen in den Eigeaschaften des Schliche:; auftreten, die kaum lückenlos und vor allem nicht mit

ι» solcher Genauigkeit bestimmt werden können, daß ihr Einfluß auf das Rollen eindeutig vorausgesehen werden kann.

Das Rollen der Rohkugeln in einer KugelrollmascfMiie verläuft im wesentlichen wie folgt:

Am oberen Ende einer geneigten, rotierenden Trommel wird ein aus körnigem Material und Flüssigkeit bestehender Schlich zusammen mit Material, das schon die rotierende Trommel passiert hat, jedoch nicht die für fertige Rohkugeln bestimmte Größe er-

ao reicht hat, in die Trommel eingespeist. Am unteren Ende der Trommel ist ein z. B. aus Stangen gebildetes Sieb vorgesehen, auf dem das in der Trommel behandelte Material aus der Trommel ausgespeist wird. Das Sieb ist so gemessen, daß es Material, das beim Rollen noch nicht die beabsichtigte Kugelgröße erreicht hat, also zu kleine Kugeln, Kugelfragmente und Reste des Schliches, durchläßt, während fertige Rohkugeln zu einer Kugelsintermaschine weitertransportiert werden. Das durch das Sieb durchtretende Material wird als Retourgut mittels eines Transportbandes zum oberen Ende der Trommel gefördert, um zusammen mit dem eingespeisten frischen Schlich durch die Trommel zu gehen. Bisher wurde die Herstellung von Rohkugeln auf der Basis von Beobachtungen eines Wärters der Maschine dadurch gesteuert, daß er die Menge des zuzugebenden Wassers in folgender Weise änderte:

a) Falls der Wärter feststellte, du!¹, die Menge des Retourgutes periodisch schwankte, also Pulsato tionen auftraten, wurde laufend vorsichtig die

Zugabe von Wasser so lange gesteigert, bis die Schwankungen aufhörten oder nur noch noch kaum merkbar waren.

Bei diesem Verfahren ergab sich regelmäßig, daß nach einer gewissen Zeit der Wassergehalt der

Rohkugeln zu hoch wurde.

b) Wenn die Rohkugeln einen zu hohen Wassergehalt hatten, sie also plastisch wurden, was durch regelmäßige Prüfung im »Schlagtest« festgestellt wurde, so wurde die Zugabe von Wasser laufend herabgesetzt. Das hatte regelmäßig nach einiger Zeit zur Folge, daß der Wassergehalt der Rohkugeln zu klein wurde und daher wieder die Schwankungen in der Menge des Retourgutes auftraten.

In diesem Zusammenhang sei auch erwähnt, daß der Unterschied zwischen »zu wenig« und »zu viel« Wasser so klein ist, daß er unter den vorliegenden Umständen nur schwer meßbar ist. Ferner kommt noch hin/u, dall sowohl der genannte Unterschied aIn auch die zur Erzielung eines optimalen Produktes erforderliche Gesamtmenge der Wasserzugabe sich von Zeit zu Zeit mit den übrigen Eigenschaften des den Schlich bildenden Materials ändert. Die besten Rohkugeln werden erzielt, wenn bei einem Zwischenzustand gefahren wird, bei dem die Schwankungen noch nicht Null sind, sondern eine so geringe Größe haben, daß sie sich nicht siörend aus

wirken. Ein solcher Hetriehszustand kann heim manuellen Steuern des Rollprozesses kaum zuverlässig erreicht werden.

Die Aufgabe der Erfindung, die auf der Kenntnis beruht, daß die Qualität der Rohkugeln in enger He-/iehung zu den Schwankungen der Menge des Retnurgules pro Zeiteinheit steht, besteht darin, ein Verfahren zum automatischen Regeln der Zugabe der Flüssigkeit bei Kugelrollmaschinen anzugehen. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Gemäß der Erfindung besteht die Lösung der Aufgabe darin, daß die Menge der zugeführten Flüssigkeit geändert wird entsprechend der Amplitude der periodischen zeitlichen Schwankungen der Menge des wieder in das obere Ende der Trommel eingeführten Materials.

Die Periode der Schwankungen ist, soweit bisher festgestellt werden konnte, bei jeder Kugelrollmaschine verschieden und insbesondere unabhängig von der Menge des Retourgutes und von e'.waige.i Schwankungen dieser Menge. Die Schwankungen der Menge des Retourgutes haben eine Periode von 7 bis K Minuten. Dabei lag die durchschnittliche Menge des Retourgutes pro Zeiteinheit zwischen 150 und 200% der Menge des in die Maschine eingespeisten Schlichs. Die zeitlichen Schwankungen der Mengen des Retourgutes betrugen etwa t 10% der eingespeisten Schlichmenge, wenn die Qualität der hergestellten Kugeln die gewünschte war, (also die Menge derzuzugebenden Flüssigkeit für den betreffenden Schlich richtig war) während die Amplitude während Perioden mit einer zu großen Zugabe von Wasser, wodurch »nasse«, plastische Kugeln erzeugt wurden, weniger als ±5% um den Mittelwert lag.

Wenn die Zugabe von Wasser so eingeregelt wurde, daß sie zu klein war, um Kugeln mit optimalen Festigkeitseigenschaften zu erzielen, erreichten die Amplituden der Schwankungen Werte, die weit oberhalb ± 10% lagen und auf Werte bis zu ± 70% der Menge frisch eingespeisten Schlichs anstiegen. Die durchschnittliche Umlaufmengc erhöhte sich oberhalb einer gewissen kleinsten Amplitude (hoher Gehalt an Flüssigkeit) mit steigender Amplitude.

Da Schwankungen in der Gröüenordnung von ± 10% der Menge des eingespeisten Schlichs, die etwa ± 7% der Menge Retourgutes entsprechen, sich für den Betrieb des nachgeschalteten Sinterofens nicht störend auswirken, kann i>emäß der Erfindung die Schwankung der Amplitude der Retourgutmenge ausgenützt werden, um eine gleichmäßig gute Quaität der Rohkugeln zu erhalten.

Im folgenden wird die Erfindung an. Hand eines Ausführungsbeispietes näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Kugelrollmaschine gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Steuervorrichtung für die Kugclrollma-NLhine,

Fig. 3 ein BctriebMJiagrumm einer solchen Vorrichtung.

In Fig. I ist eine Kugelrollmaschine schcmutisch dargestellt mil einer an beiden Enden offenen Kugel rolltrommel 1. Dem Zulaufende 2 wird ein mit einem geeigneten Flüssigkei'sgehalt versehener Schlich in Richtung des Pfeils 3 zugeführt. Die Drehachse der Rolltrommel ist zum Auslaufende 4 der Trommel hin geneigt, so JaU sieh das in der Trommel befindliche Material beim Drehen der Trommel unter Hildung von Kugeln in Richtung auf das Auslaufende hin bewegt. Das gesamte eingegebene Materini, fertig gerollte Kugeln, noch nicht fertige Kugeln, Kugelsplitier und restliches Material des Schlichs freien aus der Trommel I aus und gelangen auf ein aus Stangen gebildetes Sieh 5. Die fertig gerollten Kugeln rollen, wie durch Pfeil 7 angedeutet, auf einen Förderer, der die fertigen Kugeln zum Sinterofen fördert. Das durch das Sieb 5 hindurchgehende Gut, bestehend aus zu kleinen Kugeln, Kugelsplittern und losem Material, wird, in Richtung des Pfeils 9, mit Hilfe eines Förderers H auf einen Retourgutförderer 10 abgelegt, der das Retourgut zum Einlaufende der Trommel fördert.

Die Kugelrollmasehine ist mit einer in Fig. 2 dargestellten Regelvorrichtung versehei*.. Diese Regelvorrichtung besteht aus einer Handwaage 11 und einem von der Haiulwaage 11 gesteuerten Regler 12 und aus Konrakten 13, 14 zur Steuerung der Wasserzugabe. Durch den Regler 12 wird ftsiüestellt, ob die Schwankungen der Menge des Retourguies zwischen zwei vorausbestimmten Grenzen oder außerhalb dieser Grenzen liegen, wobei diese Grenzen so weit auf beiden Seiten der Durchschnittsmenge des Reiourgutes liegen, daß beim Arbeiten innerhalb dieser Amplitude eine optimale Qualität der Kugeln erreicht wird. Der Regler 12 hat drei Ausgänge und zwar einen Ausgang 15, über den er ein Signal an ein Zeitrelais 16 dann abgibt, wenn eine die obere Grenze überschreitende Menge Retourgut abgetastet wird, einen Ausgang 17, über den er ein Signal an ein Zeitrelais IK abgibt, wenn die Retourgutmenge zwischen den vorausbestimmten Grenzen liegt, und einen Ausgang IV für ein Signal an ein Zeilrelais 20, wenn die Retourgutmenge die untere Grenze unterschreitet. Die Zeitrelais 16, 18, 20 sind derart ausgebildet, Uau sie erst nach einer mit Rücksicht auf die Schwankungsperiode geeigneten Zeit einen Impuls abgeben, durch den mittels eines Servomotors 21 ein Ventil 22 betätigt wird, durch das die Wasserzufuhr über eine Leitung 23 schrittweise geändert wird.

Die Zeitrelais 16 und 20, die dann angeregt werden, wenn die Amplitude der zeitlichen Schwankungen des Retourgutes während einer vorbestimmten zeitlichen Probenahmeperiode die festgelegten Grenzen überschreitet, verursachen durch ein Signal an den Servo motor 21 eine Steigerung der Wasserzugabc, während ein Signal des Relais 18,das dann angeregt wird, wenn die Schwankungen diese Grenze nicht überschreiten, ein solches Signal an-den Servomotor abgeben, durch das die Zugabe von Wasser verringert wird. Grundsätzlich kann ein solches Regeln der Wasserzufuhr auch ail andere Weise, z. B. unter Verwendung einer einzigen Grenze erreicht werden. Jedoch hat man, wenn zwei Grenzen, eine obere und eine untere vorhanden sind, die Möglichkeit, außerdem die Lage des Regelgebictes im Verhältnis /ur durchschnittlichen Menge des Retourguies über eine Mehrzahl von Schwankungsperioden zu überwachen.

Fig. 3 zeigt ein Regelschema für die Vorrichtung nach Fig. 1 und 2. Die Kurve 30 zeigt die νο,ι der Waage 11 gemessene Menge Retourgui in der Zeiteinheit, wobei entsprechend im praktischen I all die Periode der Schwankungen elwa 7 bis N Minulcn betragen kann. Die Linien 31 und 32 be/eichiicn die obere und unlere Grenze der Amplitude tier Schwankungen, die einzuhalten sind, damit eine gewünschte Qualität der Kugeln erhalten wird. In dem mit ^^ be-

zeichneten Bereich der Hg. 1 sind mil schraffierten !■'lachen die Zustände des, durch die von der Waage 11 betätigten. Reglers 12 dargestellt; die Hcdcutung der Richtungen der Schraffur ist am oberen Rand der !•"ig. 3 angegeben. Die untere Kurve 34 zeigt, in vergrößcrteni Ordinalcnmaßstah die durch die Stellung des Ventils 22 bestimmte Zugabc zusätzlichen Wassers. Während einer Probenahme/eil rl bis ti bleibt die Menge des Retourgutes ständig zwischen den (ircii/cn 31 und 32. so daß die Kontakte 13 und 14 des Reglers nicht betätigt werden. Die Zeitspanne (I ti stellt eine Probenahmezeil dar, nach deren Verlauf von dem Zeitrelais IH ein Impuls »Wasserzugabc vermindern!« an den Servomotor 21 gegeben wird, wodurch das Ventil 22 um einen bestimmten Wert geschlossen wird. Die Wasserzugabc wird herabgesetzt, da die Menge des Retourgutes während der vol-I₁... [>;-..!,„„..(..„„,„,ι i:;»erha!b der Grenzen 3! tsr.il 32 geblieben ist. Hei der folgenden Probenahmeperiode erreicht die Retourgutmcnge im Zeitpunkt /3 ao clic οΐκ-rc Grenze, so daß das Relais 18 ein Signal abgibt und eine weitere Verminderung der Wasscrzugabe verhindert wird. Eiin Signal wird dabei auch dem Zeitrelais 16 vom Regler 12 zugeführt, jedoch ist das Zeilrelais 16. wie das Zeitrelais 20 so beschaffen. daß ^a5 es mit einer Verzögerung auf das Signal des Reglers 12icagicrl.sodaßdas Ventil 22 nicht beeinflußt wird.

Während der Zeitspanne /5 bis /6 überschreitet die Kurve zwar die obere Grenze und in der Zeitspanne /7 bis /8 unterschreitet sie die untere Grenze, jedoch wirkt sich das nicht auf die Einstellung des Ventils aus. Du die Grenzen erreicht sind, wird der »Wasscr-/ugiibe vermindern!«-Impuls, der grundsätzlich dann gegeben wird, wenn die Menge des Retourgutes zwischen ilen Grenzen liegt, aufgehoben. Während der Zeitspanne t'i bis /10 überschreitet die Rctourgutmciigc die obere Grenze so weit, daß das Relais 16 angeregt wiril und ein »Wasserzugabc slcigcrn!«-Signal an ilen Servomotor 21 abgibt, so daß sich das Ventil 22 entsprechend weit öffnet.

Die Ventilbewegungen sind in der Zeile 33 mit schwarzen Rechtecken markiert. Dabei gibt der Pfeil die Richtung der Ventilbewegung an.

Während der folgenden Schwankungen in der Relourgutnicngc. zwischen den Zeitpunkten /10 und /20, wird die obere und untere Grenze über- bzw. unterschritten, so daß für jede Periode eine Regelung stattfindet. Je nach der zugegebenen Wassermenge nehmen die Schwankungen allmählich ab. bis sie nach der Zeit /20 auf einen Wert abgesunken sind, bei dem kein weiterer »Wasserzugabc stcigcrnN'-Impuls mehr an den Servomotor abgegeben wird. Nach der Zeil /21 sind die Schwankungen so klein, daß weder die obere noch die untere Grenze erreicht wird, und der »Wasserzugabe hcrabsctzenie-Impuls vom Relais 18 an den Servomotor abgegeben wird. Dies geschieht so lange, bis die Amplituden der Schwankungen wieder so groß werden, daß die obere und untere Grenze erreicht wird. Um die Schwankungen bei der beabsichtigten Amplitude zu hallen, kann die Menge des zugegebenen Wassers sehr unterschiedlich sein. Das hängt unter anderem damit zusammen, daß sich der Wassergehalt des frisch eingespeisten Schlichs fortwährend ändern kann.

Die Regelung der Zugabe von Wasser kann auch mit anderen Vorrichtungen als durch die in den Hg. I und 2 beschriebenen Vorrichtungen durchgeführt werden, so z. H. mit Hilfe von elektronischen Integra-I.tr.,» .wl,.r l»l.,_nr.,l..r.>·, ·».-., I,..-.. ~ A rf .Kn ^U»* »»..,:.. IWI W ,1 »·*■«.! ■ '·««-£■ HlWI «- Il IIIIUVI »■ I (111, IIIV lliai g«.ni.1 sen bestimmte Probenahmeperioden die Zeit messen, während der die Schwankungen eine gewisse Grenze über- oder unterschreiten, bzw. feststellen, daß sie dies nicht tun und daraufhin eine Beibehaltung der Wasserzugabe, eine Steigerung oder eine Verminderung veranlassen. In der in den Hg. I und 2 dargestellten Vorrichtung ist ferner ein Taktgeber 24 vorgesehen, der dann an ilen Regler 12 einen »Wasscrz<£abe herahscl/:en!«-lmpuls abgibt, wenn die Amplitude während der Probenahmeperiode eine festgestellte Grenze nicht berührt, und dessen Taklperiodc von den Schwankungen de Retourgutmcnge und der Durchlauf/.cit des Gutes in; Rollkrcis abhängt. Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtungein Rcgclsigiuil auf. das an den Servomotor einen Impuls mit einer gewählten Verzögerung abgibt, so daß damit verhindert wird, daß der Servomotor und damit das die Wasserzugabc regelnde Ventil auf Grund von zufälligen Schwankungen in der Menge des Retourgutes derart beeinflußt wird, das ein Signal zum Regeln in derselben Richtung erneut abgegeben wird, bevor die Wirkung der schon geschehenen Regelung in einer Änderung der Schwankungsperiode des Retourgutes zur Wirkung gekommen ist. Diese Regelung wird über eine Rücklcitung 25 durchgeführt. Da die durchschnittliche Menge pro Zeiteinheit des durch die Waage 11 gemessenen Retourgutes bei einem Rollkrcis erfahrungsgemäß in einem engen Verhältnis zur Menge des frisch eingespeisten Gutes steht, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung üblicherweise mit einer Waage 26, die die Menge frisch eingespeisten Gutes mißt, versehen, durch die eine Eins' ellung der Amplitudengrcnz.cn erreicht werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen vor zu sinternden Kugeln aus körnigem Material, insbesondere Erz, und Flüssigkeit, wobei das körnige Material am oberen Ende einer rotierenden, geneigten Trommel zugeführt wird und die so erzeugten Kugeln am unteren Ende der Trommel abgeführt werden, und wobei alles am unteren Ende der Trommel austretende Material, das nicht aus ausreichend großen Kugeln besteht, erneut in das obere Ende der Trommel eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, duß eine größere Menge der Flüssigkeit zugeführt wird, solange die Amplitude der periodischen zeitlichen Schwankungen der Menge des in das obere Ende der Trommel eingeführten Materials eine vorbestimmte Größe überschreitet und<-;nc geringere Menge Flüssigkeit zugeführt ward, solange die genannte Amplitude eine unterhalb jener Größe liegende Größe unterschreitet.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer geneigten Drehtrommel für die Herstellung von Kugelsintcr mit einem oberen Einlaufende, einem unteren Auslaufende, einem sich an das Auslaufende anschließenden Sieh, einem vom Auslaufende zum Einlaufende verlaufenden Förderer sowie aus einer Einrichtung für die Zugabe von Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß eine Waage (II) zum Wiegen der in der Zeiteinheit zum oberen Ende derTrommcl (1) zurückgeführten Materialmcnge und ein von ihr gesteu- :ter Regler (12) /ur Regelung der Einrichtung (22) für die Zugabe von Flüssigkeit vorgesehen sind.