JP2022090344A - Method for manufacturing sintered ore - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焼結鉱の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a sinter.
焼結鉱の製造方法は概略以下の通りである。まず、焼結鉱の原料となる焼結用原料を所定の比率で配合して配合原料とした後、水とともに造粒する。ここに、焼結用原料は、主原料、雑原料、焼結反応及び成分調整のために必要な副原料、熱源である炭材(固体燃料、凝結材)、及び返鉱等で構成される。主原料は、例えば粉鉱石、微粉鉱石等の焼結用鉄鉱石である。雑原料は、例えば製鉄ダスト、製鋼ダスト、スケール等の含鉄リサイクル原料である。副原料は、例えば石灰石、ドロマイト、転炉スラグ、蛇紋岩、珪石および橄欖岩等である。炭材は、例えばコークス粉および無煙炭等である。 The method for producing sinter is as follows. First, a raw material for sinter, which is a raw material for sinter, is blended in a predetermined ratio to prepare a blended raw material, and then granulated together with water. Here, the raw material for sintering is composed of a main raw material, miscellaneous raw materials, auxiliary raw materials necessary for the sintering reaction and component adjustment, carbonaceous materials (solid fuel, coagulant) which are heat sources, and return ore. .. The main raw material is iron ore for sintering such as powder ore and fine powder ore. The miscellaneous raw materials are iron-containing recycled raw materials such as iron-making dust, steel-making dust, and scales. Auxiliary raw materials are, for example, limestone, dolomite, converter slag, serpentinite, silica stone and peridotite. The charcoal material is, for example, coke powder and anthracite.
ついで、配合原料の造粒物を焼結機の焼結パレット(ストランド)に層状に装入する。ついで、原料充填層の表面から原料充填層中の固体燃料に着火し、原料充填層の上から下の厚み方向に吸引通風する。これによって、原料充填層の燃焼ゾーンを順次下層側に移行させ、焼結反応(つまり、配合原料の焼成)を進行させる。焼成後の焼結パレット内の焼結ケーキは高炉用焼結鉱として適した所定粒径となるように解砕、整粒される。以上の工程により、焼結鉱が作製される。 Then, the granulated material of the compounding raw material is charged into the sintering pallet (strand) of the sintering machine in a layered manner. Then, the solid fuel in the raw material packed bed is ignited from the surface of the raw material packed bed, and suction ventilation is performed in the thickness direction from the top to the bottom of the raw material packed bed. As a result, the combustion zone of the packed bed of the raw material is sequentially shifted to the lower layer side, and the sintering reaction (that is, firing of the compounded raw material) is allowed to proceed. The sinter cake in the sinter pallet after firing is crushed and sized so as to have a predetermined particle size suitable for sinter for a blast furnace. By the above steps, sinter is produced.
焼結鉱は多孔質であり、その気孔率は焼結鉱の冷間強度及び被還元性に強く影響する。このため、焼結鉱の気孔率(焼結鉱の内部の気孔も含めた気孔率)を測定する方法が様々に提案されている。 The sinter is porous, and its porosity strongly affects the cold strength and reducibility of the sinter. Therefore, various methods for measuring the porosity of the sinter (the porosity including the porosity inside the sinter) have been proposed.
具体的には、焼結鉱の気孔率の測定方法としては、水銀法(JIS_M8716)、水法(JIS_K2151)、パラフィン法、プラスチシン法(鉄と鋼、68(1982)、2215.)、PAC法(鉄と鋼、93(1997)、109.)等が挙げられる。環境問題から水銀が敬遠されて以降は、微細な気孔は水法で、粗大な気孔はPAC法で測定している。 Specifically, as a method for measuring the porosity of the sinter, the mercury method (JIS_M8716), the water method (JIS_K2151), the paraffin method, the plasticin method (iron and steel, 68 (1982), 2215.), The PAC method. (Iron and steel, 93 (1997), 109.) and the like. Since mercury was avoided due to environmental problems, fine pores have been measured by the water method, and coarse pores have been measured by the PAC method.
上述した通り、焼結鉱の気孔率は、焼結鉱の冷間強度及び被還元性に強く影響する。より詳細に説明すると、焼結鉱の冷間強度は比較的粗大な気孔の気孔率に、焼結鉱の被還元性は比較的微細な気孔の気孔率にそれぞれ支配されると考えられている。そして、0.1~0.5mmがこの境界の気孔径(直径)とされている。つまり、0.1mm以下の気孔を多く含み、かつ0.5mm以上の気孔が少ない気孔構造が焼結鉱の冷間強度と被還元性を両立させる好ましい気孔構造であるとされている。 As mentioned above, the porosity of the sinter strongly affects the cold strength and reducibility of the sinter. More specifically, it is believed that the cold strength of the sinter is dominated by the porosity of the relatively coarse pores, and the reducibility of the sinter is dominated by the porosity of the relatively fine pores. .. The pore diameter (diameter) at this boundary is 0.1 to 0.5 mm. That is, it is said that a pore structure containing many pores of 0.1 mm or less and having few pores of 0.5 mm or more is a preferable pore structure that achieves both cold strength and reducibility of the sinter.
ところで、焼結鉱の冷間強度及び被還元性を短期間に評価するためには、粗大な気孔の気孔率と微細な気孔の気孔率を同時に測定する(つまり、広範囲の気孔の気孔率を測定する)ことが好ましいことになる。しかし、上述した測定方法では、粗大な気孔の気孔率と微細な気孔の気孔率を同時に測定することができなかった。 By the way, in order to evaluate the cold strength and reducibility of the sintered ore in a short period of time, the porosity of coarse pores and the porosity of fine pores are measured at the same time (that is, the porosity of a wide range of pores is measured. (Measure) is preferable. However, with the above-mentioned measuring method, the porosity of coarse pores and the porosity of fine pores could not be measured at the same time.
ところで、焼結鉱の形状を評価するパラメータとして、表面凹部体積が知られている。表面凹部体積を測定する方法として、X線CTを用いる方法(鉄と鋼、71(1985)、S873)やレーザー距離計を用いることを想定した方法(特許文献1)が挙げられる。しかし、これらの文献には、焼結鉱の表面凹部体積と焼結鉱の冷間強度及び被還元性との相関が何ら提示されていない。 By the way, the surface recess volume is known as a parameter for evaluating the shape of the sinter. Examples of the method for measuring the volume of the surface recess include a method using X-ray CT (iron and steel, 71 (1985), S873) and a method assuming the use of a laser range finder (Patent Document 1). However, these documents do not present any correlation between the volume of the surface recesses of the sinter and the cold strength and reducibility of the sinter.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、単一の測定法で、焼結鉱の冷間強度及び被還元性の両方の予測し、その結果を用いて冷間強度及び被還元性の両方が優れた焼結鉱を製造することが可能な、新規かつ改良された焼結鉱の製造方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to predict both the cold strength and the reducibility of the sinter by a single measuring method. It is an object of the present invention to provide a new and improved method for producing a sinter which can produce a sinter having excellent cold strength and reducibility by using the result.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、焼結鉱を製造する工程と、製造された焼結鉱の表面凹部体積を測定する工程と、測定された前記表面凹部体積が1000~1300μm3/μm2の範囲内の値となるように、凝結材の配合量、石灰石の配合量、及び焼結鉱の生産率のうち少なくとも1種以上を調整する工程と、を含むことを特徴とする、焼結鉱の製造方法が提供される。 In order to solve the above problems, according to a certain viewpoint of the present invention, the step of producing the sinter, the step of measuring the surface recess volume of the produced sinter, and the measured surface recess volume are Including a step of adjusting at least one of the amount of the setting material, the amount of limestone, and the production rate of the sinter so that the value is in the range of 1000 to 1300 μm 3 / μm 2 . A method for producing a sinter is provided.
ここに、表面凹部体積を測定する工程では、設置台に設置された焼結鉱を撮像装置で撮像することで、焼結鉱の3次元形状が描かれた撮像画像を取得し、撮像画像から焼結鉱の断面形状を得て、焼結鉱の断面形状を示す曲線から極大点を特定し、これらの極大点同士を連結する線分を引き、さらに、極大点を通り、かつ当該線分から所定の角度θだけ傾いた直線を引き、最上部に存在する直線と曲線とで囲まれる表面凹部領域を積算することで表面凹部積算領域を算出し、表面凹部積算領域を、焼結鉱を設置台に投影した設置台投影面積で除算することで、表面凹部体積を測定してもよい。 Here, in the process of measuring the volume of the surface recess, the sintered ore installed on the installation table is imaged by an image pickup device to acquire an image in which the three-dimensional shape of the sintered ore is drawn, and the image is taken from the image. Obtain the cross-sectional shape of the sintered ore, identify the maximum point from the curve showing the cross-sectional shape of the sintered ore, draw a line connecting these maximum points, and then pass through the maximum point and from the line segment. The surface recess integration area is calculated by drawing a straight line tilted by a predetermined angle θ and integrating the surface recess area surrounded by the straight line and the curve existing at the uppermost part, and the surface recess integration area is set as the sintered ore. The volume of the surface recess may be measured by dividing by the projected area of the installation table projected on the table.
また、凝結材の原料ホッパから切り出される凝結材の量を調整することで、凝結材の配合量を調整してもよい。 Further, the blending amount of the coagulant may be adjusted by adjusting the amount of the coagulant cut out from the raw material hopper of the coagulant.
また、石灰石の原料ホッパから切り出される石灰石の量を調整することで、石灰石の配合量を調整してもよい。 Further, the blending amount of limestone may be adjusted by adjusting the amount of limestone cut out from the raw material hopper of limestone.
また、焼成負圧を調整する処理、及び層厚を調整する処理の少なくとも1種以上を行うことによって、焼結鉱の生産率を調整してもよい。 Further, the production rate of the sinter may be adjusted by performing at least one of the treatment for adjusting the firing negative pressure and the treatment for adjusting the layer thickness.
本発明の上記観点によれば、単一の測定法(つまり表面凹部体積の測定)で、焼結鉱の冷間強度及び被還元性の両方を予測し、その結果を用いて冷間強度及び被還元性の両方が優れた焼結鉱を製造することが可能となる。 According to the above viewpoint of the present invention, both the cold strength and the reducibility of the sinter are predicted by a single measurement method (that is, the measurement of the surface recess volume), and the result is used as the cold strength and the cold strength. It is possible to produce a sinter having excellent reducibility.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施形態で使用される各原料は多数の粒子の集合体となっている。特に断りがない限り、各原料の原料名はその原料を構成する粒子の集合体を意味するものとする。また、「~」を用いて表される数値限定範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。「超」または「未満」と示す数値は、その値が数値範囲に含まれない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, each raw material used in this embodiment is an aggregate of a large number of particles. Unless otherwise specified, the raw material name of each raw material shall mean an aggregate of particles constituting the raw material. Further, the numerical limitation range represented by using "-" means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value. Numerical values that indicate "greater than" or "less than" do not fall within the numerical range.
<1.本発明者による検討>
まず、本発明者による検討について説明する。焼結鉱の焼結が進行するほど、焼結鉱の冷間強度が高まり、被還元性が低下する。一方で、焼結鉱の焼結の進行度は、その表面の凸凹にも強く反映される。つまり、焼結鉱の焼結が進行すると、凹凸が少なくなる。このことから、本発明者は、焼結鉱の表面の凹凸を指数化した表面凹部体積が焼結鉱の冷間強度と被還元性の両方と良好な対応関係があると考えた。
<1. Examination by the present inventor>
First, the study by the present inventor will be described. As the sinter progresses, the cold strength of the sinter increases and the reducibility decreases. On the other hand, the progress of sintering of the sinter is strongly reflected in the unevenness of the surface. That is, as the sintering progresses, the unevenness decreases. From this, the present inventor considered that the volume of the surface recess, which is an index of the unevenness of the surface of the sinter, has a good correspondence with both the cold strength and the reducibility of the sinter.
そこで、本発明者は、種々の焼結鉱の表面凹部体積(表面凹部体積の具体的な測定方法は後述する)とSI(冷間強度)及びRI(被還元性)との対応を調査した。その結果、本発明者は、表面凹部体積が1000~1300μm3/μm2の範囲となる場合に、SIおよびRIがともに良好となることを確認した(実施例参照)。本発明は、このような知見によってなされたものである。以下、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法について説明する。 Therefore, the present inventor investigated the correspondence between the surface recess volume of various sinters (specific measurement method of the surface recess volume will be described later) and SI (cold strength) and RI (reducability). .. As a result, the present inventor confirmed that both SI and RI are good when the surface recess volume is in the range of 1000 to 1300 μm 3 / μm 2 (see Examples). The present invention has been made based on such findings. Hereinafter, a method for producing a sinter according to the present embodiment will be described.
<2.焼結鉱の製造装置>
つぎに、図1に基づいて、本実施形態に係る焼結鉱の製造装置1の構成について説明する。製造装置1は、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法を実施するための装置である。
<2. Sintered ore manufacturing equipment>
Next, the configuration of the
製造装置1は、複数の原料ホッパ10と、コンベア20a、20bと、ドラムミキサ30と、造粒物ホッパ40と、ドラムフィーダ50と、シュート60と、点火炉80と、パレット100と、測定装置200と、制御装置300を備える。
The
複数の原料ホッパ10には、それぞれ異なる焼結用原料が充填されており、所定量の焼結用原料をコンベア20aに切り出す。ここに、焼結用原料は、主原料、雑原料、焼結反応及び成分調整のために必要な副原料、熱源である炭材(固体燃料、凝結材)、及び返鉱等で構成される。主原料は、例えば粉鉱石、微粉鉱石等の焼結用鉄鉱石である。雑原料は、例えば製鉄ダスト、製鋼ダスト、スケール等の含鉄リサイクル原料である。副原料は、例えば石灰石、ドロマイト、転炉スラグ、蛇紋岩、珪石および橄欖岩等である。炭材は、例えばコークス粉および無煙炭等である。原料ホッパ10aは、凝結材を切り出す。原料ホッパ10aによって切り出される凝結材の量は、制御装置300によって制御される場合がある。また、複数の原料ホッパ10には、石灰石を切り出す原料ホッパ10も含まれ、この原料ホッパ10から切り出される石灰石の量も制御装置300によって制御される場合がある。
The plurality of
切り出された焼結用原料は、コンベア20a上で配合されて配合原料とされ、ドラムミキサ30に供給される。ドラムミキサ30は、配合原料を水と共に造粒することで配合原料の造粒物を製造する。なお、配合原料を造粒する装置はドラムミキサ30に限られず、配合原料を造粒することができる装置であればどのようなものであってもよい。
The cut out raw material for sintering is blended on the
製造された造粒物は、コンベア20bによって造粒物ホッパ40まで運搬される。造粒物ホッパ40に貯留された造粒物は、ドラムフィーダ50によってシュート60に切り出され、シュート60上を落下する。その後、造粒物は、パレット100上に層状に充填され、原料充填層70とされる。
The produced granulated product is transported to the
原料充填層70は、パレット100によって図中右方向に搬送される。原料充填層70が点火炉80に到達した際、原料充填層70の表面が点火炉80によって着火される。その後、原料充填層70の上から下の厚み方向に吸引通風する(このときの負圧は焼成負圧とも称される)。これによって、原料充填層70の燃焼ゾーンを順次下層側に移行させ、焼結反応(つまり、配合原料の焼成)を進行させる。焼成後のパレット上の焼結ケーキ90は焼結鉱として適した所定粒径となるようにクラッシャ110によって解砕、整粒される。以上の工程により、焼結鉱(焼結鉱X)が作製される。
The packed
測定装置200は、焼結鉱の表面凹部体積を測定する。具体的な測定方法は後述する。制御装置300は、測定された表面凹部体積に基づいて、例えば原料ホッパ10aから切り出される凝結材の量を制御(調整)する。詳細は後述する。
The measuring
つぎに、測定装置200による処理について説明する。測定装置200は、ハードウェア構成として、設置台、撮像装置(撮像部及びレンズからなるもの)及び演算装置を備える。設置台には複数の焼結鉱(例えば100個の焼結鉱。もちろん設置個数は100個に限定されない。)が設置される。ここに、設置台には、複数の焼結鉱が積み上がらないように(つまり、設置台の各部分には1つの焼結鉱が設置されるように)焼結鉱を設置することが好ましい。
Next, the processing by the measuring
撮像装置は設置台の上側に設置されており、設置台に設置された複数の焼結鉱の露出面(撮像装置側に露出した面)を撮像する。これにより、複数の焼結鉱の露出面が撮像された撮像画像を取得する。 The image pickup device is installed on the upper side of the installation table, and images the exposed surface (the surface exposed on the image pickup device side) of a plurality of sinters installed on the installation table. As a result, an image taken by capturing the exposed surfaces of a plurality of sinters is acquired.
より具体的には、撮像装置は、合焦法(例えば、「合焦法による高速三次元形状測定」石原満宏、佐々木博美、精密工学学会誌Vo.63、No.1、1997)により、焼結鉱の表面形状を順次測定する。撮像装置としては、例えば視野が4mm×4mmであり、水平方向の分解能が10μmであり、深さ方向の分解能が0.4μmとなる撮像装置を使用することができる。ここに、合焦法は、対象物の表面に焦点が合うようなレンズと対象物との間の位置関係を検出することで、対象物の表面の3次元位置を同定するというものである。合焦法により対象物(ここでは焼結鉱)の3次元形状を測定する方法は、上記非特許文献に記載されているので、本明細書では詳細な説明は省略する。したがって、上述した撮像画像には、複数の焼結鉱の露出面の3次元形状が描かれている。なお、焼結鉱の露出面の3次元形状を得る方法はこれに限られず、例えばX線CTを用いてもよい。 More specifically, the image pickup device is based on the focusing method (for example, "High-speed three-dimensional shape measurement by the focusing method" by Mitsuru Ishihara, Hiromi Sasaki, Journal of the Society of Precision Engineering Vo.63, No. 1, 1997). The surface shape of the sinter is sequentially measured. As the image pickup device, for example, an image pickup device having a field of view of 4 mm × 4 mm, a resolution in the horizontal direction of 10 μm, and a resolution in the depth direction of 0.4 μm can be used. Here, the focusing method is to identify the three-dimensional position of the surface of the object by detecting the positional relationship between the lens and the object so that the surface of the object is in focus. Since the method of measuring the three-dimensional shape of the object (here, the sinter) by the focusing method is described in the above non-patent document, detailed description thereof is omitted in the present specification. Therefore, in the above-mentioned captured image, the three-dimensional shape of the exposed surface of the plurality of sinters is drawn. The method for obtaining the three-dimensional shape of the exposed surface of the sinter is not limited to this, and for example, X-ray CT may be used.
演算装置は、CPU、ROM、RAM、通信装置等を備える。CPUはROMに記録されたプログラムを読み取って実行する。RAMはCPUによる作業領域とされる。通信装置は、制御装置300との間で通信を行う。具体的には、演算装置は、撮像装置が撮像した撮像画像に基づいて、表面凹部体積を測定する。
The arithmetic unit includes a CPU, ROM, RAM, a communication device, and the like. The CPU reads and executes the program recorded in the ROM. The RAM is a work area by the CPU. The communication device communicates with the
以下、図2に基づいて、表面凹部体積の測定方法について説明する。なお、詳細な表面凹部体積の測定方法は特許文献1に記載されているので、ここでは概要のみ説明する。表面凹部体積は、焼結鉱の表面凹凸によって形成される窪地の体積である。演算装置は、撮像画像から任意の1つの焼結鉱Xを選択し、図2(a)に示すように焼結鉱Xの断面形状(厚さ方向に平行な断面形状)を得る。この断面形状には、焼結鉱Xの露出面の形状に対応する曲線X1が描かれている。ついで、演算装置は、曲線X1の極大点Aを特定し、図2(b)に示すように、極大点A同士を連結する複数の線分L1を引く。ついで、演算装置は、極大点Aを通り、線分L1から焼結鉱X方向に角度θだけ傾いた直線L2を引く。ここに、角度θは特許文献1(特開2018-31735)にならい、5度以上15度以下としてもよい。
Hereinafter, a method for measuring the volume of the surface recess will be described with reference to FIG. 2. Since the detailed method for measuring the volume of the surface recess is described in
ついで、演算装置は、図2(c)に示すように、これらの直線L2のうち、最上部に存在するもののみ断面形状上に残し、他は削除する。ここに、最上部の直線L2よりも上には、他の直線L2、線分L1、及び曲線X1のいずれも存在しない。言い換えれば、このような特性を満たす直線L2が最上部の直線L2となる。 Then, as shown in FIG. 2C, the arithmetic unit leaves only the straight line L2 existing at the uppermost portion on the cross-sectional shape, and deletes the others. Here, none of the other straight line L2, the line segment L1, and the curve X1 exists above the uppermost straight line L2. In other words, the straight line L2 satisfying such a characteristic becomes the uppermost straight line L2.
ついで、演算装置は、図2(d)に示すように、最上部の直線L2及び曲線X1で囲まれる領域を表面凹部領域X2とし、表面凹部領域X2の面積(表面凹部領域X2が複数存在する場合には、これらの領域の面積の総和)を算出する。ついで、演算装置は、上述した処理を図2の紙面に垂直な方向に繰り返して行い、異なる断面形状に対して表面凹部領域X2の面積を算出する。ついで、演算装置は、算出された表面凹部領域X2の面積を積算する(つまり積分する)ことで表面凹部積算面積を算出する。演算装置は、設置台に設置されたすべての焼結鉱の表面凹部積算面積を測定し、これらの総和を算出する。一方で、演算装置は、設置台に設置されたすべての焼結鉱の設置台投影面積(焼結鉱を設置台に垂直な方向に投影したときの投影面積)を測定し、これらを総和する。ついで、演算装置は、表面凹部積算面積の総和を設置台投影面積の総和で除算することで、評価対象となる表面凹部体積(μm3/μm2)を算出する。演算装置は、測定(算出)された表面凹部体積を制御装置300に出力する。
Next, in the arithmetic unit, as shown in FIG. 2D, the region surrounded by the straight line L2 and the curve X1 at the uppermost portion is defined as the surface recess region X2, and the area of the surface recess region X2 (there are a plurality of surface recess regions X2). In the case, the sum of the areas of these areas) is calculated. Then, the arithmetic unit repeats the above-mentioned processing in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2, and calculates the area of the surface recess region X2 for different cross-sectional shapes. Then, the arithmetic unit calculates the surface recess integrated area by integrating (that is, integrating) the calculated area of the surface recess region X2. The arithmetic unit measures the total area of the surface recesses of all the sinter installed on the installation table and calculates the total area of these. On the other hand, the arithmetic unit measures the installation table projection area (projected area when the sinter is projected in the direction perpendicular to the installation table) of all the sinter installed on the installation table, and sums them up. .. Then, the arithmetic unit calculates the surface recess volume (μm 3 / μm 2 ) to be evaluated by dividing the total surface recess integrated area by the total projected area of the installation table. The arithmetic unit outputs the measured (calculated) surface recess volume to the
制御装置300は、CPU、ROM、RAM、通信装置等を備える。CPUはROMに記録されたプログラムを読み取って実行する。RAMはCPUによる作業領域とされる。通信装置は、測定装置200との間で通信を行う。具体的には、制御装置300は、測定された表面凹部体積が1000~1300μm3/μm2の範囲内の値となるように、凝結材の配合量、石灰石の配合量、及び焼結鉱の生産率のうち少なくとも1種以上を調整する。
The
詳細は実施例で説明するが、表面凹部体積が1000~1300μm3/μm2となる場合に、焼結鉱の冷間強度及び被還元性の両方が優れた値となる。焼結鉱の表面凹部体積は、焼結鉱の焼結が進行するほど減少する。すなわち、焼結鉱の焼結が進むほど、焼結鉱自体は強固となり、表面凹凸は減少する。ここに、表面凹凸は反応界面なので、表面凹凸が小さいほど反応界面が小さく、被還元性が低下する。一方で、焼結鉱の焼結がそれほど進行していない場合、焼結鉱自体は脆くなるが、表面凹凸は大きくなる。表面凹部体積が1000~1300μm3/μm2となる場合、表面凹凸(すなわち被還元性)及び冷間強度のバランスが優れた状態になっていると言える。このように、表面凹部体積という単一のパラメータによって焼結鉱の被還元性及び冷間強度を予測することが可能となる。 Details will be described in Examples, but when the volume of the surface recess is 1000 to 1300 μm 3 / μm 2 , both the cold strength and the reducibility of the sinter become excellent values. The volume of the surface recesses of the sinter decreases as the sinter progresses. That is, as the sinter progresses, the sinter itself becomes stronger and the surface unevenness decreases. Here, since the surface unevenness is a reaction interface, the smaller the surface unevenness, the smaller the reaction interface, and the lower the reducibility. On the other hand, when the sintering of the sinter has not progressed so much, the sinter itself becomes brittle, but the surface unevenness becomes large. When the volume of the surface recess is 1000 to 1300 μm 3 / μm 2 , it can be said that the balance between the surface unevenness (that is, reducibility) and the cold strength is excellent. In this way, it is possible to predict the reducibility and cold strength of the sinter by a single parameter of the volume of the surface recess.
ここに、凝結材の配合量の増加、石灰石の配合量の増加、または焼結鉱の生産率(t/m2/day)の低下によって、焼結鉱の焼結が促進され(より進行しやすくなり)、焼結鉱の表面凹部体積が減少する。ちなみに、生産率の低下は、焼成負圧を下げることによってなされてもよいし、原料充填層70の層厚を増してもよい。いずれの操作によっても、焼結ベッドを通過する風量が低下し、それに応じて燃焼進行速度が低下する結果、生産率を低下させることができる。
Here, the sintering of the sinter is promoted (more advanced) by increasing the blending amount of the coagulant, increasing the blending amount of limestone, or lowering the production rate (t / m 2 / day) of the sinter. The volume of the surface recesses of the sinter is reduced. Incidentally, the production rate may be lowered by lowering the firing negative pressure, or the layer thickness of the raw material packed
逆に、凝結材の配合量の減少、石灰石の配合量の減少、または焼結鉱の生産率の増加によって、焼結鉱の焼結が抑制され(より進行しにくくなり)、焼結鉱の表面凹部体積が増加する。 Conversely, a decrease in the amount of coagulant, a decrease in the amount of limestone, or an increase in the production rate of the sinter suppresses the sintering of the sinter (it becomes more difficult to proceed), and the sinter The volume of surface recesses increases.
したがって、制御装置300は、表面凹部体積が1000~1300μm3/μm2となる場合にはノーアクションとする。表面凹部体積が1000μm3/μm2より低い場合には、焼結が進みすぎて、焼結鉱の冷間強度は十分であるが、被還元性が不十分な状態となっている。そこで、制御装置300は、表面凹部体積を増加させるアクション、すなわち凝結材の配合量の減少、石灰石の配合量の減少、及び焼結鉱の生産率の増加のうち少なくとも1種以上を行う。表面凹部体積が1300μm3/μm2より高い場合には、表面凹凸が大きい(つまり反応界面が大きい)ので、被還元性は十分であるが、冷間強度が不十分な状態となっている。そこで、制御装置300は、表面凹部体積を減少させるアクション、すなわち凝結材の配合量の増加、石灰石の配合量の増加、及び焼結鉱の生産率の低下のうち少なくとも1種以上を行う。
Therefore, the
表1に各アクションによる表面凹部体積変化の一例を示す。表中の各原料の数値は質量%であるが、返鉱及びコークス(凝結材の一種)の質量%は外数(鉄鉱石、石灰石、生石灰、及び橄欖岩の総質量に対する質量%)である。焼結鉱の製造は製造装置1を用いて行った。表面凹部体積を測定する際、図2に示す角度θは10度とした。
Table 1 shows an example of the volume change of the surface recess due to each action. The value of each raw material in the table is mass%, but the mass% of return ore and coke (a type of coagulant) is the external number (mass% of the total mass of iron ore, limestone, fresh lime, and peridotite). .. The sinter was produced using the
条件Sに対し、条件Tは凝結材の配合量の増加(増配)、条件Uは石灰石の配合量の増加、条件Vは生産率の低下を狙ったものである。いずれの条件においても、条件Sに対し表面凹部体積が減少した。なお、条件Vでは、焼成負圧を下げることで焼結鉱の生産率を低下させた。 With respect to the condition S, the condition T aims at increasing the compounding amount of the coagulant (increasing the dividend), the condition U aims at increasing the compounding amount of limestone, and the condition V aims at decreasing the production rate. Under any of the conditions, the volume of the surface recess was reduced with respect to the condition S. Under condition V, the production rate of sinter was lowered by lowering the firing negative pressure.
したがって、測定装置200及び制御装置300による処理により、焼結鉱の表面凹部体積が1000~1300μm3/μm2の範囲内の値に制御される。これにより、焼結鉱の冷間強度及び被還元性の両方が優れた値となる。
Therefore, the surface recess volume of the sinter is controlled to a value within the range of 1000 to 1300 μm 3 / μm 2 by the treatment by the measuring
<3.焼結鉱の製造方法>
つぎに、図1及び図2に基づいて、上述した焼結鉱の製造装置1を用いた焼結鉱の製造方法について説明する。焼結鉱の製造方法は、焼結鉱を製造する第1の工程と、製造された焼結鉱の表面凹部体積を測定する第2の工程と、測定された表面凹部体積が1000~1300μm3/μm2の範囲内の値となるように、凝結材の配合量、石灰石の配合量、及び焼結鉱の生産率のうち少なくとも1種以上を調整する第3の工程と、を含む。
<3. Manufacturing method of sinter>
Next, a method for producing sinter using the above-mentioned
(3-1.第1の工程)
第1の工程は以下の通りである。まず、複数の原料ホッパ10から所定量の焼結用原料をコンベア20aに切り出す。ここに、原料ホッパ10aは、凝結材を切り出す。原料ホッパ10aによって切り出される凝結材の量は、制御装置300によって制御される場合がある。
(3-1. First step)
The first step is as follows. First, a predetermined amount of the raw material for sintering is cut out on the
切り出された焼結用原料は、コンベア20a上で配合されて配合原料とされ、ドラムミキサ30に供給される。ドラムミキサ30は、配合原料を水と共に造粒することで配合原料の造粒物を製造する。
The cut out raw material for sintering is blended on the
製造された造粒物は、コンベア20bによって造粒物ホッパ40まで運搬される。造粒物ホッパ40に貯留された造粒物は、ドラムフィーダ50によってシュート60に切り出され、シュート60上を落下する。その後、造粒物は、パレット100上に層上に充填され、原料充填層70とされる。
The produced granulated product is transported to the
原料充填層70は、パレット100によって図中右方向に搬送される。原料充填層70が点火炉80に到達した際、原料充填層70の表面が点火炉80によって着火される。その後、原料充填層70の上から下の厚み方向に吸引通風する。これによって、原料充填層70の燃焼ゾーンを順次下層側に移行させ、焼結反応を進行させる。焼成後のパレット上の焼結ケーキ90は焼結鉱として適した所定粒径となるようにクラッシャ110によって解砕、整粒される。以上の工程により、焼結鉱(焼結鉱X)が作製される。
The packed
(3-2.第2の工程)
第2の工程は以下の通りである。まず、設置台上に複数の鉄鉱石を設置する。ついで、撮像装置は、設置台に設置された複数の焼結鉱の露出面(撮像装置側に露出した面)を撮像する。これにより、複数の焼結鉱の露出面が撮像された撮像画像を取得する。ここに、撮像画像には、複数の焼結鉱の露出面の3次元形状が描かれている。詳細は上述した通りである。
(3-2. Second step)
The second step is as follows. First, multiple iron ores are installed on the installation table. Next, the image pickup apparatus images the exposed surface (the surface exposed on the image pickup apparatus side) of the plurality of sinters installed on the installation table. As a result, an image taken by capturing the exposed surfaces of a plurality of sinters is acquired. Here, in the captured image, a three-dimensional shape of the exposed surface of the plurality of sinters is drawn. The details are as described above.
ついで、演算装置は、撮像装置が撮像した撮像画像に基づいて、表面凹部体積を測定する。詳細は上述した通りであるが、まず、演算装置は、撮像画像から任意の1つの焼結鉱Xを選択し、図2(a)に示すように焼結鉱Xの断面形状を得る。ついで、演算装置は、曲線X1の極大点Aを特定し、図2(b)に示すように、極大点A同士を連結する複数の線分L1を引く。ついで、演算装置は、極大点Aを通り、線分L1から焼結鉱X方向に角度θだけ傾いた直線L2を引く。ここに、角度θは特許文献1(特開2018-31735)にならい、5度以上15度以下としてもよい。 Then, the arithmetic unit measures the surface concave volume based on the captured image captured by the imaging device. The details are as described above, but first, the arithmetic unit selects any one sinter X from the captured image and obtains the cross-sectional shape of the sinter X as shown in FIG. 2 (a). Then, the arithmetic unit identifies the maximum point A of the curve X1 and draws a plurality of line segments L1 connecting the maximum points A to each other as shown in FIG. 2 (b). Then, the arithmetic unit draws a straight line L2 that passes through the maximum point A and is inclined by an angle θ from the line segment L1 in the sinter X direction. Here, the angle θ may be 5 degrees or more and 15 degrees or less according to Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2018-317735).
ついで、演算装置は、図2(c)に示すように、これらの直線L2のうち、最上部に存在するもののみ断面形状上に残し、他は削除する。ついで、演算装置は、図2(d)に示すように、最上部の直線L2及び曲線X1で囲まれる領域を表面凹部領域X2とし、表面凹部領域X2の面積を算出する。ついで、演算装置は、上述した処理を図2の紙面に垂直な方向に繰り返して行い、異なる断面形状に対して表面凹部領域X2の面積を算出する。ついで、演算装置は、算出された表面凹部領域X2の面積を積算する(つまり積分する)ことで表面凹部積算面積を算出する。 Then, as shown in FIG. 2C, the arithmetic unit leaves only the straight line L2 existing at the uppermost portion on the cross-sectional shape, and deletes the others. Then, as shown in FIG. 2D, the arithmetic unit sets the region surrounded by the straight line L2 and the curve X1 at the uppermost portion as the surface recess region X2, and calculates the area of the surface recess region X2. Then, the arithmetic unit repeats the above-mentioned processing in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2, and calculates the area of the surface recess region X2 for different cross-sectional shapes. Then, the arithmetic unit calculates the surface recess integrated area by integrating (that is, integrating) the calculated area of the surface recess region X2.
演算装置は、設置台に設置されたすべての焼結鉱の表面凹部積算面積を測定し、これらの総和を算出する。一方で、演算装置は、設置台に設置されたすべての焼結鉱の設置台投影面積を測定し、これらを総和する。ついで、演算装置は、表面凹部積算面積の総和を設置台投影面積の総和で除算することで、評価対象となる表面凹部体積(μm3/μm2)を算出する。演算装置は、測定(算出)された表面凹部体積を制御装置300に出力する。
The arithmetic unit measures the total area of the surface recesses of all the sinter installed on the installation table and calculates the total area of these. On the other hand, the arithmetic unit measures the projected area of the sinter installed on the sinter and sums them up. Then, the arithmetic unit calculates the surface recess volume (μm 3 / μm 2 ) to be evaluated by dividing the total surface recess integrated area by the total projected area of the installation table. The arithmetic unit outputs the measured (calculated) surface recess volume to the
(3-3.第3の工程)
第3の工程は以下の通りである。制御装置300は、測定された表面凹部体積が1000~1300μm3/μm2の範囲内の値となるように、凝結材の配合量、石灰石の配合量、及び焼結鉱の生産率のうち少なくとも1種以上を調整する。
(3-3. Third step)
The third step is as follows. The
具体的には、制御装置300は、表面凹部体積が1000~1300μm3/μm2となる場合にはノーアクションとする。制御装置300は、表面凹部体積が1000μm3/μm2より低い場合には、表面凹部体積を増加させるアクション、すなわち凝結材の配合量の減少、石灰石の配合量の減少、及び焼結鉱の生産率の増加のうち少なくとも1種以上を行う。制御装置300は、表面凹部体積が1300μm3/μm2より高い場合には、表面凹部体積を減少させるアクション、すなわち凝結材の配合量の増加、石灰石の配合量の増加、及び焼結鉱の生産率の低下のうち少なくとも1種以上を行う。
Specifically, the
したがって、測定装置200及び制御装置300による処理により、焼結鉱の表面凹部体積が1000~1300μm3/μm2の範囲内の値に制御される。これにより、焼結鉱の冷間強度及び被還元性の両方が優れた値となる。すなわち、単一の測定法(つまり表面凹部体積の測定)で、焼結鉱の冷間強度及び被還元性の両方の予測し、その結果を用いて冷間強度及び被還元性の両方が優れた焼結鉱を製造することが可能となる。
Therefore, the surface recess volume of the sinter is controlled to a value within the range of 1000 to 1300 μm 3 / μm 2 by the treatment by the measuring
さらに、測定装置200による処理(すなわち、表面凹部体積の測定)は、背景技術欄で説明した各方法よりも早く行う(短時間で表面凹部体積を出力する)ことができる。したがって、測定装置200による処理をオンラインで行うことができる。図1はオンラインで行う処理の一態様を示す。測定装置200処理をオンラインで行うことによって、タイムラグなく制御装置300による操業アクションを打つことができ、品質の安定化が期待できる。もちろん、測定装置200による処理はオフラインで行ってもよいし、オンサイト(同じ製鉄所内)で行ってもよい。
Further, the processing by the measuring device 200 (that is, the measurement of the surface recess volume) can be performed faster than each method described in the background technique column (the surface recess volume is output in a short time). Therefore, the processing by the measuring
つぎに、本実施形態の実施例について説明する。本実施例では、凝結材の配合量を変更し、このときの表面凹部体積の変動及びそれに伴う焼結鉱の冷間強度及び被還元性の変動について調査した。 Next, an embodiment of the present embodiment will be described. In this example, the blending amount of the coagulant was changed, and the change in the volume of the surface recess and the accompanying change in the cold strength and reducibility of the sinter were investigated.
<1.実施例>
(1-1.配合原料の調整)
下記表2に示す鉄鉱石A~E、石灰石、生石灰、橄欖岩、返鉱及びコークス(凝結材の一種)を用意し、これらを下記表2に示す配合率(質量%)で配合し、配合原料1~3とした。ここに、返鉱及びコークスの配合比は外数(鉄鉱石、石灰石、生石灰、及び橄欖岩の総質量に対する質量%)とした。より具体的には、コークス配合比C1は、外数で4.7または5.0質量%、コークス配合比C2は同じく外数で4.4または4.7質量%、コークス配合比C3は同じく外数で4.5または4.8質量%とした。つまり、配合原料1~3はそれぞれコークス配合比が異なる2種類の配合原料に区分されるので、合計6種類の配合原料が準備されることとなる。
<1. Example>
(1-1. Adjustment of compounded raw materials)
Prepare iron ore A to E, limestone, quicklime, peridotite, return ore and coke (a type of coagulant) shown in Table 2 below, and mix them in the blending ratio (mass%) shown in Table 2 below.
(1-2.焼結実験装置の概要)
本実施例では、所謂鍋試験を行った。鍋試験で使用した主要な焼結実験装置の概要を表3に示す。
(1-2. Outline of sintering experiment equipment)
In this example, a so-called pot test was performed. Table 3 shows an outline of the main sintering experimental equipment used in the pan test.
(1-3.焼結実験方法)
鍋試験(焼結実験)は以下の手順で行った。まず、配合原料をドラムミキサによって25rpmで1分間混合した。ついで、ドラムミキサに水分6.8質量%を添加して4分間造粒した。ついで、造粒物を、焼結鍋の床敷上面から焼結鍋の表面まで装入した。ついで、造粒物の充填層の表面に点火炉で60[sec]加熱して点火し、風箱内の負圧(一定):11.8[kPa]として原料充填層を焼成した。
(1-3. Sintering experiment method)
The pot test (sintering experiment) was performed according to the following procedure. First, the compounding ingredients were mixed with a drum mixer at 25 rpm for 1 minute. Then, 6.8% by mass of water was added to the drum mixer to granulate for 4 minutes. Then, the granulated product was charged from the upper surface of the bedding of the sintering pot to the surface of the sintering pot. Then, the surface of the packed bed of the granulated product was heated by an ignition furnace for 60 [sec] and ignited, and the raw material packed bed was fired at a negative pressure (constant): 11.8 [kPa] in the air box.
点火開始から、風箱内で測定する温度が最高点を示す時点までの時間を焼成完了時間とみなした。焼成完了後、焼結鍋からシンターケーキを取り出し、シンターケーキを2mの高さから5回落下させることで破砕することで、焼結鉱を作製した。作製した焼結鉱を目開き5.0mmの篩で分級した。粒度が5mmより大きい焼結鉱、具体的には篩上の焼結鉱を焼結鉱成品とした。 The time from the start of ignition to the time when the temperature measured in the air box shows the highest point was regarded as the firing completion time. After the sinter was completed, the sinter cake was taken out from the sinter pan and crushed by dropping the sinter cake from a height of 2 m 5 times to prepare a sinter. The prepared sinter was classified with a sieve having an opening of 5.0 mm. Sintered ore with a particle size larger than 5 mm, specifically, the sinter on the sieve was used as a sintered product.
(1-4.焼結鉱の評価)
焼結鉱成品を、目開きが21mmおよび19mmの篩で分級し、粒度が19mmより大きく21mm以下の焼結鉱(つまり、目開き19mmの篩に残り、目開き21mmから落下した焼結鉱)を得た。これらの焼結鉱を用いて、被還元性指標であるJIS-RI、及び表面凹部体積を評価した。表面凹部体積は、上述した実施形態で説明した測定装置200を用いて測定した。図2に示す角度θは10度とした。
(1-4. Evaluation of sinter)
Sintered ore products are classified by sieves with a mesh size of 21 mm and 19 mm, and sinters with a particle size larger than 19 mm and 21 mm or less (that is, sinter that remains on a sieve with a mesh size of 19 mm and falls from a mesh size of 21 mm). Got Using these sinters, JIS-RI, which is an index of reducibility, and the volume of surface recesses were evaluated. The surface recess volume was measured using the
さらに、焼結鉱成品を、目開きが20mmおよび10mmの篩で分級し、粒度が10mmより大きく20mm以下の焼結鉱(つまり、目開き10mmの篩に残り、目開き20mmから落下した焼結鉱)を得た。これらの焼結鉱を10kg取得し、2mの高さから4回落下させた。落下後の焼結鉱を5mmの篩で分級し、粒度が5mmより大きい(つまり目開き5mmの篩に残った)焼結鉱の割合(10kgに対する質量%)をもって冷間強度とした。 Further, the sinter ore product is classified by a sieve with a mesh size of 20 mm and 10 mm, and the sinter having a particle size larger than 10 mm and 20 mm or less (that is, remaining on a sieve with a mesh size of 10 mm and falling from the mesh size of 20 mm). Ore) was obtained. 10 kg of these sinters were obtained and dropped four times from a height of 2 m. The dropped sinter was classified with a 5 mm sieve, and the ratio of the sinter having a particle size larger than 5 mm (that is, remaining on the sieve with a mesh opening of 5 mm) (mass% with respect to 10 kg) was defined as the cold strength.
<2.比較例>
(2-1.配合原料の調整)
上述した表2において、コークス配合比C1を外数(鉄鉱石、石灰石、生石灰、及び橄欖岩の総質量に対する質量%)で4.4または5.3質量%、コークス配合比C2を同じく外数で4.1%または5.0質量%コークス配合比C3を同じく外数で4.2または5.1質量%とした配合原料を準備した。つまり、配合原料1~3はそれぞれコークス配合比が異なる2種類の配合原料に区分されるので、合計6種類の配合原料が準備されることとなる。
<2. Comparative example>
(2-1. Adjustment of compounded raw materials)
In Table 2 above, the coke compounding ratio C1 is 4.4 or 5.3 mass% by mass (mass% of the total mass of iron ore, limestone, raw lime, and rock), and the coke compounding ratio C2 is also external. In preparation, a compounding raw material having a 41% or 5.0% by mass coke compounding ratio C3 of 4.2 or 5.1% by mass in the same external number was prepared. That is, since the compounding
(2-2.配合原料に対する処理)
配合原料に対して実施例と同様の処理を行った。実施例及び比較例の結果を図3に示す。図3の横軸は表面凹部体積(μm3/μm2)を示し、縦軸は冷間強度(SI、質量%)または被還元性(RI、%)を示す。点P10は表面凹部体積と冷間強度との相関を示し、グラフL10は点P10の近似曲線(最小二乗法による近似曲線)を示す。点P20は表面凹部体積と被還元性との相関を示し、グラフL20は点P20の近似曲線(最小二乗法による近似曲線)を示す。
(2-2. Treatment of compounded raw materials)
The compounded raw materials were treated in the same manner as in Examples. The results of Examples and Comparative Examples are shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 3 shows the surface recess volume (μm 3 / μm 2 ), and the vertical axis shows the cold strength (SI, mass%) or reducibility (RI,%). The point P10 shows the correlation between the volume of the surface recess and the cold intensity, and the graph L10 shows an approximate curve (approximate curve by the least squares method) of the point P10. The point P20 shows the correlation between the volume of the surface recess and the reducibility, and the graph L20 shows an approximate curve (approximate curve by the least squares method) of the point P20.
実施例では、表面凹部体積が1000~1300μm3/μm2となるので、冷間強度(SI)及び被還元性(RI)がいずれも高位の値になるのに対して、比較例では表面凹部体積が1000μm3/μm2未満または1300μm3/μm2超となるため、冷間強度(SI)及び被還元性(RI)のいずれかが低位の値となった。 In the examples, the volume of the surface recesses is 1000 to 1300 μm 3 / μm 2 , so that the cold strength (SI) and the reducibility (RI) are both high values, whereas in the comparative example, the surface recesses are high. Since the volume was less than 1000 μm 3 / μm 2 or more than 1300 μm 3 / μm 2 , either the cold strength (SI) or the reducibility (RI) became a low value.
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person having ordinary knowledge in the field of the art to which the present invention belongs can come up with various modifications or modifications within the scope of the technical ideas described in the claims. , These are also naturally understood to belong to the technical scope of the present invention.
Claims (5)
製造された焼結鉱の表面凹部体積を測定する工程と、
測定された前記表面凹部体積が1000~1300μm3/μm2の範囲内の値となるように、凝結材の配合量、石灰石の配合量、及び前記焼結鉱の生産率のうち少なくとも1種以上を調整する工程と、を含むことを特徴とする、焼結鉱の製造方法。 The process of manufacturing sinter and
The process of measuring the surface recess volume of the produced sinter and
At least one of the amount of the coagulant, the amount of limestone, and the production rate of the sinter so that the measured surface concave volume is in the range of 1000 to 1300 μm 3 / μm 2 . A method for producing a sinter, which comprises a step of adjusting the sinter.
設置台に設置された前記焼結鉱を撮像装置で撮像することで、前記焼結鉱の3次元形状が描かれた撮像画像を取得し、
前記撮像画像から前記焼結鉱の断面形状を得て、前記焼結鉱の断面形状を示す曲線から極大点を特定し、
これらの極大点同士を連結する線分を引き、さらに、前記極大点を通り、かつ当該線分から所定の角度θだけ傾いた直線を引き、
最上部に存在する前記直線と前記曲線とで囲まれる表面凹部領域を積算することで表面凹部積算領域を算出し、
前記表面凹部積算領域を、前記焼結鉱を前記設置台に投影した設置台投影面積で除算することで、前記表面凹部体積を測定することを特徴とする、請求項1記載の焼結鉱の製造方法。 In the step of measuring the surface recess volume,
By imaging the sinter installed on the installation table with an image pickup device, an captured image in which the three-dimensional shape of the sinter is drawn is acquired.
The cross-sectional shape of the sinter is obtained from the captured image, and the maximum point is specified from the curve showing the cross-sectional shape of the sinter.
A line segment connecting these maximum points is drawn, and a straight line that passes through the maximum point and is tilted by a predetermined angle θ is drawn.
The surface recessed area is calculated by integrating the surface concave area surrounded by the straight line and the curved line existing at the uppermost part.
The sintered ore according to claim 1, wherein the surface recess integrated region is divided by the projected area of the sinter projected onto the sinter to measure the volume of the surface recess. Production method.
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