SE528150C2 - Anordning och förfarande vid analys av hållfasthet hos en provkropp av reducerbart järninnehållande material - Google Patents

Description

20 25 30 35 528 150 2 Efter sintringen, som vanligtvis sker vid ca 1300' C, erhåller den färdiga sintrade pelleten en tryckhàllfasthet på över 2000 N/kula. Hög och jämn hållfasthet hos pelleten är viktig i flera avseenden. Förutom den ovan beskrivna effekten vid reduktionsprocessen är även hållbarheten vid hanteringen under transport viktig. Den slutliga hàllfastheten i färdiga pellets avgörs till stor del »av ràkulornas hållfastheti början av pelletiseringsprocessen.

Olika fukthalt, mängden bindningsmedel och finleken i råmaterial, blandningsförhållanden är några exempel på parametrar som ger olika hållfasthet. En högre hållfasthet i ràkulor och pellets. medför att pelletiseringsprocessen kan köras med högre kapacitet. Det genereras mindre fines under transport samt produktiviteten i reduktionsprocessefi blir högre. Kraven på jämn och hög pelletkvalitet ökar, vilket gör att återkopplingen mellan pelletkvalitet och råkulans egenskaper blir allt viktigare. För att kontrollera hållfastheten hos färdiga pellets för jämframställning tas stickprov från pelletsproduktionen. Stickproven utsätts för olika typer av tester. Testmetoder för icke- sintrade pellets samt för fuktiga och torra ràkulor har dock inte varit tillförlitliga, varför behovet för en effektiv och tillförlitlig mätrrietod finns.

Sedan tidigare är kända anordningar för provning av hårdheten hos provkroppar. En vanlig metod för att prova fuktiga ràkulor är att råkulan släpps ett antal gånger från en på förhand bestämd höjd. Resultatet från testet ger antalet gånger som råkuloma klarar fallhöjden utan att gå sönder. Nackdelen med denna metod är att resultatet är personberoende, dvs resultatet kan omedvetet påverkas av den som utför testet.

En anordning för provning av fuktiga och torkade ràkulor och pellets är utformad att pressa sönder råkulan/pelleten genom att en kolv pressas med en ökande kraft tills råbkulan/pelleten brister. l bristningsögonbiicket sker en avläsning, antingen visuellt manuellt på en mätare eller automatiskt som ett maximivärde innan diametem minskat med en viss procentandel. Det avlasta värdet på kraften förs in i en tabell. Nackdelen med detta är att den anbringade kraften inte registreras under hela pressförloppet, varför endast information om maximikraften under hela pressförloppet kan utläsas. Det har visat sig att maximal tryckkraft kan uppstå efter att sprickbildning i råkulan eller pellets har börjat och kan således ge en felaktig bild av hàilfasthet. Wsuell avläsning är onoggrann och personberoende. Ytterligare en nackdel är att den är utformad så att de svaga fuktiga och torkade ràkulor måste matas in manuellt en åt gången.

Om det fuktiga fiitrerade materialet kan ges en optimala fukthalt så uppvisar det tillräckligt snabb tillväxt vid rullningsförloppet, dvs bildandet av ràkulor, maximal hållfasthet hos de bildade råkulorna samt tillräckligt hög plasticitet för att klara hanteringen, vilket är av stor betydelse för den efterföljande pelletiseringsprooessen.

Ett syfte med den föreliggande uppfinningen är således att tillhandahålla en anordning och ett förfarande för att analysera egenskapema hos provkroppar av reducerbart l(~\ Dahsnñ 1 1 (LH 1 fl1 'Jfi0flÛea\fl41 997§ev§ fin» ~10 15 20 25 30 35 528 150 3 järninnehäilande material i dess sintrade eller osintrade form i form av räkulor och pellets med efterföljande rapport.

Dessa syften löses genom ett förfarande samt en anordning för genomförande av förfarandet som uppvisar de särdrag och kännetecken som definieras i de efterföljande patentkraven. l det följande komme_r en som exempel vald utföringsforrn att beskrivas under hänvisning till de bifogade figurema, av vilka figur 1 visar en press enligt uppfinningen figur 2 visar pressen från figur 1 med täckkåpan avtagen Den i figur 1 visade anordningen innefattar en press 1 för provkroppar A av reducerbart järninnehàilande material i form av grönpellets, dvs fuktiga eller torkade ràkulor, eller sintrade pellets. Pressen 1 innefattar ett stativ 2 med en bas 3 i form av en bottendel. Över statívet 2 är anordnat en täckkàpa 4 i form av ett par väsentligen vertikala väggar 5 på avstånd fràn varandra samt ett bakstycke 6. Kàpan 4 är försedd med uttag 7 för sammankoppling av pressen 1 med en styr- och registreringsutrustning i form av exempelvis en dator, PLC eller liknande utrustning (ej visad).

Mellan de vertikala väggama 5 är enligt figur 2 anordnad ett första organ med en kontaktyta i form av ett pressorgan 8 förskjutbart styrd mellan ett första tillbakadraget ändläge och ett andra utskjutet ändläge. Pressorganet innefattar exempelvis en kolv eller stans med en presskraft som är anpassad till det aktuella användningsornrädet. Vid provning av ràkulor väljs en presskraft i intervallet 0 -100 N och vid provning av sintrade pellets väljs mätomràdet så att den maximala presskraften är mellan 100 - 3300 N. I den föredragna utföringsforrnen är hastigheten hos pressorganet 8 satt till mellan 2 - 50 mmlmin och sträckan som pressorganet 8 förskjuts 100 mm. Nämnda hastighet och sträcka regleras via en elektrisk, hydraulisk eller pneumatisk motor 9 och styrs via givare av nämnda dator.

Vid pressorganets 8 fria ände vid dess kontaktyta 10 är anordnad en kontaktsensor 11 som är avsedd att registrera pressorganets 8 kontakt med pelletens A yta. Pressorganet kan köras med tvà eller fler olika hastigheter i sekvens för att minimera tiden för tryckning.

Pressorganet snabbmatas från sitt övre ändläge i riktning mot provkroppen. Snabbmatning upphör innan kontaktsensom kontaktar provkroppen, vid ett på förhand bestämt avstånd från ändläget Kontaktsensom används till mätningen av provkroppens diameter, vilken diameter avlåses när kontaktsensom kontaktar provkroppen. Käpan 4 är vidare försedd med en öppning 12 för åtkomst av en på basen 3 anordnad andra organ med en kontaktyta 13 ifonn av ett plattformigt element, exempelvis en tallrik, vilken är roterbar företrädesvis i horisontalplanet.

Tallriken 13 uppvisar pâ sin sida 14 som är vänd mot pressorganet 8 ett flertal fördjupningar eller urtag 15 i vilka provkroppar A är avsedda att placeras på ett kvarhållande' Ilåbakanfl 1 1 OJ 1 'l (11 9fl0flflea\fiÅ1 977invt rlnn 10 15 20 25 30 35 : 528 150 4 sätt. Fördjupningarna 15 är placerade symmetriskt på inbördes avstånd från varandra längs tallrikens 13 yttre kant. Antalet fördjupningar 15 i detta utföringsexempel är 20 st, men det bör inses att antalet kan vara fler eller färre. Fördjupningarna 15 har en storlek för att rymma en provkropp A med diameter 1 - 30 mm, förslagsvis 5 - 15 mm. Fördjupningama är med fördel skàlformade varvid provkropparna pà ett enkelt sätt förflyttas mot mitten av fördjupningen vid utpiacerandet. l en annan utföringsform är tallriken utformad med kontinuerliga väggar eller kragar omslutande fördjupningama. Kragama har till uppgift att förhindra att damm och splitter sprids inne i apparaten när provkropparna krossas. I ytterligare en utföringsform är fördjupningama endast delvis omslutna av kragar för att möjliggöra en optisk studie av provkroppens sönderfall under pressningsförloppet.

Tallriken 13 är anordnad till en vridmekanism 16, exempelvis en motor eller en remskiva eller en kuggkrans som drivs av en motor, och är demonterbar för rengöring av tallrikens 13 fördjupningar 15 och för inplacerande av nya provkroppar. Vrldmekanismen 16 är försedd med en vinkelgivare för placering av tallrikens fördjupning på ett korrekt sätt i förhållande till pressorganets 8 rörelseriktning.

Vidare är anordnad en rotationskoppling 17 mellan vridmekanismen 16 och tallriken 13. Rotationskopplingen 17 är konstruerad med ett glapp eller spelrum. Giappet eller spelrumrnet har till uppgift att frigöra tallriken 13 från vridmekanismen 16 när tallrikens fördjupning 15 positionerats på rätt sätt och pà så sätt frigöra tallrikens 13 mekaniska kontakt med vridmekanismen 16. Detta för att undvika fel vid mätinsamiingen. Tailrikens 13 rotation är kopplad till pressorganets 8 rörelse pá så sätt att när pressorganet 8 rör sig bort från tallriken 13 indexeras tallriken 13, dvs förflyttas stegvis, för positionering av en ny provkropp A i linje med pressorganets 8 rörelseriktning. l en annan utföringsform innefattar det andra organets kontaktyta 13 ett långsträckt plattformigt element avsett att mottaga ett flertal provkroppar och under pressningen indexeras, dvs förflyttas stegvis, i dess längdriktning.

Det bör inses att de båda kontaktytoma i en annan utföringsform kan vara rörliga i riktning mot och ifràn varandra eller att endast den plattformiga kontaktytan är rörlig i riktning mot den första kontaktytan.

I linje med pressorganet 8 och tallriken 13, som är flyttbar i riktning med pressorganets 8 rörelseriktning, är anordnad åtminstone en lastcell 18. Lastcellen väljs på samma sätt som pressorganet med avseende på användningsområde. *fd provning av fuktiga och torra råkulor väljs en lastcell med ett mätområde mellan exempelvis 0 - 100 N och vid provning av delvis härdade pellets med ett mätomrâde mellan exempelvis 0 - 1000 N. Det bör inses att lastcellens mätområde väljs för att motsvara de tänkta belastningar som kan uppkomma. Lastcellen 18 är synkroniserad med pressorganets 8 och tallrikens 13 rörelse varvid värdet på den belastning som anbringas provkroppen A överförs till datom. l(-\D:§nnf\1 1 (LH 1 01 9ñ0flñe:\fi41 997tevi' vina 10 15 20 25 30 35 528 150 5 Tallriken 13 vilar på tre punkter fördelade över tallrikens 13 från pressorganet 8 vända yta 14, exempelvis enligt en triangel, där den ena punkten innefattar lastcellen 18 och de två andra punkterna innefattar mekaniska stöd 19. Lastcellen 18 är placerad i linje med pressorganets 8 rörelseriktning är den position som tallrikens 13 fördjupningar 15 positioneras till inför varje provning. l en annan utföringsforrn är lastceller 18 anordnade till två eller samtliga stödpunkter. Om en lastcell anordnas till vardera stödpunkten undviks felkällor vid insamlandet av mätdata som kan uppkomma om provkroppen placeras snett i fördjupningen i tallriken, dvs inte är centrerad i fördjupningen.

I en annan utföringsforrn är lastcellen 18 anordnad till pressorganet 8. l en sådan utföringsforrn kan pressningsförfarandet vara som det ovan beskrivna, men det bör inses att pressorganet 8 även kan vara fast anordnat, varvid kontaktytan 13 först indexeras för att positionera en provkropp A till rätt läge varefter kontaktytan 13 förflyttas i riktning mot pressorganet 8 för sammanpressning av provkroppen A.

Lastcellen 18, tallriken 13 och pressorganet 8 år, som beskrivits ovan, kopplade tili en dator eller liknande utrustning. Vid provningen placeras en provkropp i varje fördjupning varefter provningen genomförs sekventiellt på samtliga provkroppar. Datom samlar in mätvärden via lastcellen och pressorganets kontaktsensor och lagrar dessa i ett lagringsmedium iform av ett minne, exempelvis en hårddisk i datom pà känt sätt, varefter en mätdatafil genereras. De mätvärden som insamlas är exempelvis ordningsnummer pà den provkropp A som provas, kontinuerlig mätning av presskraften som anbringas av pressorganet 8 från det att pressorganet kontaktar provkroppen tills provkroppen sönderfaller, dvs tills pressorganet har nått ett angivet vändläge, öppningen mellan pressorganet 8 och tailriken 13 när pressorganet kontaktar provkroppen samt spänningen hos kontaktsensorn 11. Det bör inses att även andra värden kan insamlas, beroende av analysens syfte och karaktär. Takten med vilken värdena samlas är i denna utföringsforrn 1000 värden per sekund men kan vara 200000 värden per sekund.

De insamlade mätvärdena sammanställs till en numerisk samt en grafisk rapport.

Underlag för den numeriska rapporten skapas automatiskt efter varje pressning. Exempel på värden som presenteras är diameter, presskraft, klassificering enligt sönderfallsmönster, deformation samt awikelse från linjäritet.

Den grafiska rapporten åskådliggör kraftförloppet vid pressningen och krossningen av varje provkropp med avseende pà pressorganets rörelse. De insamlade värdena plottas i ett kurvdiagram varvid' exempelvis presskraften visas som en funktion av tiden som kan omräknas till avstånd eftersom pressorganets hastighet är känd.

Föreliggande uppfinning är ej begränsad till det ovan beskrivna och på ritningama visade utan kan ändras och modifieras på en rad olika sätt inom ramen för den i de efterföljande patentkraven angivna uppfinningstanken.

Kåflatønfl 1 1 0.31 1 fr! Oflflflñedñdfl 'YY/fnvi dnr

Claims (19)

10 15 20 25 30 35 =528 150 6 Patentkrav

1. Förfarande vid analys av hållfasthet hos en provkropp (A) av reducerbart järninnehàllande material under användande av en anordning uppvisande ett första respektive ett andra relativt varandra rörligt organ vardera uppvisande mot varandra riktade kontaktytor (8,13), k å n n e t e c k n at av stegen: a) att en provkropp anbringas mellan kontaktytorna (8,13) b) att avståndet mellan kontaktytoma (8,13) minskas kontinuerligt; c) att provkroppen (A) pressas samman mellan kontaktytorna (8, 13) under insamlandet av ett mätvärde som innefattar åtminstone den kraft som pâförs kroppen (A); d) att mâtvårdet lagras i ett minne; e) att avståndet mellan kontaktytoma ökas, och f) att den sammanpressade provkroppen avlägsnas.

2. Förfarande enligt kravet 1, varvid ett flertal provkroppar anbringas mellan kontaktytorna (8,13) varefter stegen b - e upprepas i en följd för varje-provkropp genom att den ena kontaktytan förflyttas stegvis varefter steget f) genomförs.

3. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid mâtvärdena insamlas och bearbetas av en dator och presenteras i en grafisk och numerisk rapport.

4. Förfarande enligt kravet 2, varvid måtvârdena presenteras i realtid under mätningen.

5. Anordning för analys av hållfasthet hos en provkropp (A) avsedd att användas vid jåmframstälining, innefattande ett stativ (2) till vilken ett första respektive ett andra relativt varandra rörligt organ vardera uppvisande mot varandra riktade kontaktytor (8, 13) är anordnade för sammanpressning av en provkropp (A), k ä n n e t e c k n a d av att kontaktytorna (8,13) innefattar urtag (15) för mottagande av en provkropp respektive sensorer (11,18) för registrering av mätvärden som innefattar åtminstone den kraft som påförs kroppen (A).

6. Anordning enligt kravet 5, varvid den andra kontaktytan (13) uppvisar ett fierral urtag (15).

7. Anordning enligt kravet 6, varvid den andra kontaktytan (13) förflyttas stegvis för sekventiell positionering av urtagen (15) i linje med den första kontaktytans (8) rörelseriktning.

8. , Anordning enligt kravet 6, varvid den andra kontaktytan (13) roteras stegvis med hjälp av en vridmekanism (16) för sekventiell positionering av urtagen (15) i linje med den första kontaktytans (8) rörelseríktning.

9. Anordning enligt kravet 8, varvid vridmekanlsmen (16) innefattar en rotationskoppling (17) med vilken den andra kontaktytan (13) frigörs från mekanisk kontakt med vridmekanismen (16) under sammanpressningen. VñDøtøi-WH 1 (LH 104 Oflåflñanflñá 1 'Vf/Mavi Arv* 10 15 20 528 150 7

10. Anordning enligt något av kraven 5 - 9, varvid sensorn (13) innefattar 9" lastcell för registrering av mätvärdet hos kraften som anbringas provkroppen (Å) ffà" kontaktytoma (8,13) under sammanpressningen.

11. Anordning enligt kravet 10, varvid mätvärden som insamlas innefattar diameter hos provkroppen (A) och provkroppsnummer i serien av provkroppar.

12. Anordning enligt kravet 10, varvid värdet lagras på en minnesenhet sammankopplad med kontaktytorna.

13. Anordning enligt något av kraven 5 - 12, varvid sensorn (18) är anordnad i linje med den första kontaktytans (8) rörelseriktning.

14. Anordning enligt något av kraven 5 - 12, varvid sensorn (18) är anordnad till den första kontaktytan (8)

15. Anordning enligt kravet 5, varvid den första kontaktytan (8) vidare innefattar en kontaktsensor (11).

16. Anordning enligt något av kraven 5 -1ö, varvid den andra kontaktytans (13) organ innefattar en plattformigt element.

17. Anordning enligt något av kraven 5 - 16, varvid urtagen (15) innefattar kragar helt eller delvis omslutande urtagen (15).

18. Anordning enligt något av kraven 5 - 17, varvid den innefattar en täckkåpa (4) med en luckförsedd öppning (12).

19. Anordning enligt kravet 18, varvid öppningen (12) är försedd med ett organ vilket bryter strömmen till den första kontaktytan (8) om luckan öppnas under sammanpressningen. Vflßatanflí 1 (LH 1Û19ñ0fifledfi44 'l97fevâ rllv-