SE528158C2 - Anordning och metod vid optisk analys av en provkropp av reducerbart järninnehållande material - Google Patents

Description

25 30 35 528 158 2 Efter sintringen, som vanligtvis sker vid ca 1300' C, erhåller den färdiga sintrade pelleten en tryckhållfasthet på över 2000 N/kula. Hög och jämn hållfasthet hos pelleten är viktig I flera avseenden. Förutom den ovan beskrivna effekten vid reduktlonsprocessen är även hållbarheten vid hanteringen under transport viktig. Den slutliga hållfastheten i färdiga pellets avgörs till stor del av råkulomas hållfasthet i början av pelletiseringsprocessen.

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

Sedan tidigare är kända anordningar för provning av hårdheten hos provkroppar. En vanlig metod för att prova fuktiga råkulor är att räkulan 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 råkulor och pellets är utformad att pressa sönder ràkulan/pelleten genom att en kolv pressas med en ökande kraft tills råkulan/pelleten brister. I bristningsögonblicket sker en avläsning. antingen visuellt manuellt på en mätare eller automatiskt som ett maximivärde innan diametem minskat med en viss procentandel. Det avlästa värdet på kraften förs in l 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 sprlckblldning i ràkulan eller pellets har börjat och kan således ge en felaktig bild av hållfasthet. Visuell avläsning är onoggrann och personberoende. Ytterligare en nackdel är att den är utformad så att de svaga fuktiga och torkade råkulor måste matas in manuellt en ät gången.

Om det fuktiga filtrerade materialet kan ges en optimala fukthalt så uppvisar det tillräckligt snabb tillväxt vid rullningsförloppet, dvs bildandet av råkulor, maximal hällfasthet hos de bildade råkuloma samt tillräckligt hög plasticitet för att klara hanteringen, vilket är av stor betydelse för den efterföljande pelletlseringsprocessen.

Ett syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla en anordning och en metod vid optisk analys av sönderfall hos provkroppar i forrn av råkulor/pellets. lóüäafønflå 1 0A 1 1 H1 9fifiñflQmfld19fi7føvf fin» 10 15 20 25 30 35 528 158 3 Detta syfte löses genom en anordning och en metod med de särdrag och kännetecken som definieras ide efterföljande patentkraven. l det följande kommer en som exempel vald utföringsform att beskrivas under hänvisning till de bifogade ritningama av vilka figur 1A visar en press enligt uppfinningen figur 1B visar pressen från figur 1 med täckkåpan avtagen figur 2A visar breddmätningsfunktionen innan sammanpressningen av provkroppen. och figur 2B visar breddmätningsfunktionen när provkroppen formförändras Den i figur 1 visade anordningen innefattar en press 1 för provkroppar A av reducerbart järninnehållande material i form av grönpellets, dvs fuktiga eller torkade råkulor, eller sintrade pellets. Pressen 1 innefattar ett stativ 2 med en bas 3 i form av en bottendel. Över stativet 2 är anordnat en täckkàpa 4 i form av ett par väsentligen vertikala väggar 5 pà avstånd fràn varandra samt ett bakstycke 6. Kåpan 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 användningsområdet. Vid provning av råkulor 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 mrnlmin 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 provkroppens A yta. instrumentet kan köras med tvà eller fler olika hastigheter i sekvens för att minimera tiden för pressning. Pressorganet snabbmatas från sitt övre ändläge i riktning mot provkroppen.

Snabbmatning upphör innan kontaktsensom kontaktar provkroppen. vid ett på förhand bestämt avstånd från ändläget. Kontaktsensorn används till mätningen av provkroppens diameter, vilken diameter avläses när kontaktsensom kontaktar provkroppen. Kàpan 4 är vidare försedd med en öppning 12 för åtkomst av en på basen 3 anordnad andra organ med en kontaktyta 13 i fonn av ett plattformigt element, exempelvis en tallrik, vilken är roterbar företrädesvis i horisontalplanet.

Tallriken 13 uppvisar på sin sida 14 som år vänd mot pressorganet 8 ett flertal fördjupningar eller urtag 15 i vilka provkroppar A är avsedda att placeras på ett kvarhâllande VÃDwIQI-WH 1 (LH 401 'IQNIOQUOÅ1VO7ÜQW finn 10 15 20 25 30 35 528 158 4 sätt. Fördjupningama 15 är placerade symmetriskt på inbördes avstånd frän varandra längs tallrikens 13 yttre kant. Antalet fördjupningar 15 i detta utföringsexempel är 20 si, men det bör lnses att antalet kan vara fler eller färre. Fördjupningama 15 har en storlek för att rymma en provkropp A med diameter 1 - 30 mm, förslagsvis 5 - 15 mm. Fördjupningama är med fördel skålfonnade varvid provkropparna på ett enkelt sätt förflyttas mot mitten av fördjupningen vid utplacerandet. l en annan utföringsforrn 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 provkroppama krossas. l ytterligare en utföringsform är fördjupningama endast delvis omslutna av kragar för att möjliggöra en optisk studie av provkroppamas sönderfall under pressningsförioppet.

Tallriken 13 är anordnad till en vridmekanlsm 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. Vridmekanismen 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 rotatlonskoppling 17 mellan vridmekanismen 16 och tallriken 13. Rotationskcpplingen 17 är konstruerad med ett glapp eller spelrum. Glappet eller spelrummet har till uppgift att frigöra tallriken 13 från vridmekanismen 16 när tallrikens fördjupning 15 positlonerats på rätt sätt och på så sätt frigöra tallrikens 13 mekaniska kontakt med vridmekanismen 16. Detta för att undvika fel vid mätinsamlingen. Tallrikens 13 rotation är kopplad till pressorganets 8 rörelse på 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 plattformlgt element avsett att mottaga ett flertal provkroppar och under pressnlngen indexeras, dvs förflyttas stegvis, i dess längdriktning.

När tallriken 13 indexerats till rätt position, frigörs tallriken 13 från mekanisk kontakt med vridmekanismen 16 genom att vridmekanismen vrids tillbaks något i motsatt riktning, varvid rotatlonskopplingen 17 frigör tallriken 13 från vridmekanismen 16. När pressorganet 8 rör sig i riktning mot tallriken 13, är tallriken 13 placerad på ett kvarhållande sätt med en fördjupning 15 i linje pressorganets 8 rörelseriktning.

Det bör lnses att de båda kontaktytoma i en annan utförlngsform kan vara rörliga i riktning mot och ifrån varandra eller att endast den plattforrniga kontaktytan är rörlig i riktning mot den forsta konraktytan. ' l linje med pressorganet 8 och tallriken 13, som är flyttbar i riktning med pressorganets 8 rörelseriktning, är anordnad åtminstone en lastcell 18. Lastcellens mätområde väljs för att motsvara de tänkta belastningar som kan uppkomma och är kopplad Kflflcfnnfl 1 “LH 1 IH 'iikflflQl-'ÅOÅ 1 997føv! dan 10 15 20 25 30 35 528 158 5 till pressorganets 8 och tallrikens 13 rörelse varvid värdet på den belastning som anbringas provkroppen A överförs till datom.

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 punktema innefattar mekaniska stöd 19. Lastcellen 18 är placerad I linje med pressorganets 8 rörelseriktning är den position som tallrlkens 13 fördjupningar 15 positioneras till inför varje provning. l en annan utföringsforrn är lastceller 18 anordnade till varje stödpunkt. Om en lastcell anordnas till vardera stödpunkten undviks felkällor vid lnsamlandet av mätdata som kan uppkomma om provkroppen placeras snett i fördjupningen i tallriken, dvs inte är centrerad i fördjupningen. l en annan utföringsform är lastcellen 18 anordnad till pressorganet 8. l en sådan utföringsform 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.

På avstånd från tallriken är anordnat ett stativ 20 för åtminstone ett bildregistrerande medel, i denna utföringsform en höghastighetskamera 21, med dess optik 22 riktad mot provkroppen. Det bör inses att andra typer av kamera även är möjlig att använda, exempelvis en videokamera eller annan bildupptagande anordning. Kameran är anpassad för svarvita bilder men kan i en annan utföringsform vara anpassad för färgbilder. Stativet är utformat att stabilisera kameran när denna är placerad i anslutning till pressen på avstånd fràn pressorganet. Vidare innefattar stativet justerbara styrningar (ej visade) i vilka kameran placeras för att säkerställa att kameran registrerar bilder från samma position i förhållande till pressorganet varje gång, även om kameran monterats bort vid reparation, byte av optik eller liknande.

Stativet 20 innefattar även en justerbar styming för en i anslutning till pressorganet anordnad ljuskälla. Den innefattar åtminstone en punktbelysnlng 23, lämpligtvis i form av en lysdiod, s.k. LED-spot, vilken belyser provkroppens A sida som är riktad mot kameran 21.

Vid pressens ena vägg är anordnad åtminstone en bakgrundsbelysning 24, lämpligtvis i form av en LED-spot. Bakgrundsbelysningen är avsedd att ge skarpa kantkontraster vid bildregistreringen och belyser provkroppens sida som är vänd bort från kameran.

Fördelen med att använda dioder är att belysningen blir koncentrerad till den punkt som är avsedd att avbildas, i detta fall provkroppen. Belysningen styrs av en belysningskontroller vilken styr och begränsar strömmen. Diodema lyser pulsvis och pulseringen är synkroniserad med kameran för att få maximal ljusstyrka vid bildtagningen.

Bildtagningen är synkroniserad via datorn till pressorganets läge vid sammanpressningen av pelleten. En förhandsvisning av bilder l realtid ger operatören möjlighet att kontrollera KÅDnh-:nfl 'l 1 ILH 1 IM TâRflflQFVM 1 997§av§ finn 10 15 20 25 30 35 528 158 6 inställning av kamera och ljuskällor, dvs kontrollera att provkroppens avbild registreras pà avsett sätt.

Lastcellen 18, tallriken 13, pressorganet 8 och kameran 21 är, som beskrivits ovan, anslutna till en dator (ej visad). Vid provningen placeras en provkropp A i varje fördjupning varefter provningen genomförs sekventiellt på samtliga provkroppar. Datorn samlar in mätvärden via lastcellen, pressorganets kontaktsensor och kameran och lagrar dessa i ett lagringsmedium i form av ett minne, exempelvis en hårddisk i datom på känt sätt, varefter en mätdatafil genereras. De mätvärden som insamlas är exempelvis ordningsnummer på 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 vândläge, öppningen mellan pressorganet 8 och tallriken 13 när pressorganet kontaktar pelleten, spänningen hos kontaktsensom 11 samt bilder från pelletens sönderfall. Det bör inses att även andra värden kan insamlas, beroende av analysens syfte och karaktär. Takten med vilken värdena samlas är i denna utföringsform 1000 värden per sekund men kan vara upp till 200000 värden per sekund. Vidare registreras bilder av pressningsförloppet, i denna utföringsforrn 200 bilder/sekund men det bör inses att antalet registrerade bilder per sekund kan ökas eller minskas beroende på analysens syfte.

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

Den numeriska rapporten skapas automatiskt efter varje pressning. Exempel på värden som presenteras i tabellform 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 på pressorganets rörelse. De insamlade värdena plottas i ett kurvdiagram varvid exempelvis presskraften visas som en funktion av tiden.

Pellets kan vara uppbyggd enligt skalprincipen, dvs vid rullning av råmaterialet i rulltrumman eller rulltallriken byggs pelleten upp skalvis på så sätt att ett skal läggs utanpå det andra eller via sammanslagning av olika stora råkulor eller delar av ràkulor. I en rulltrumma sker båda mekanismema samtidigt. Vilken av dem som dominerar, beror pä ett komplicerat sätt på flera processparametrar samt också på ràmaterialets egenskaper, som t.ex. fukthalt. Sålunda kan tryckkurvor med likartade utseenden uppkomma vid skilda peiletegenskaper, vilka vid àterkopplingen till pelletproduktionen är nödvändiga att analysera.

Bildema som är synkronlserade med tryckkurvan ger information om både tillväxtmekanismer under rullning samt om bindningsstyrkan l olika skeden.

Som beskrivits ovan registreras provets diameter när pressorganet kontaktar provkroppens yta. Under pressningen registreras presskraften från pressorganet samtidigt som bilder som visar på vilket sätt provkroppensönderfaller inhämtas och lagras. Således K-Uïhsinnfl 1 “LH 1 IM 'ršfiflflšflñd1 797tßvi :Inn 10 15 528 158 7 kan operatören efter pressningen av samtliga provkroppar analysera enskilda prov utifrân diagram och bilder. Bildema är sparade vid de punkter som bildar kurvan i diagrammet, i detta utföringsexempel vid var femte punkt, varvid sönderfallsförloppet av varje provkropp registreras i bilder och för återkoppling till diagrammet l den grafiska rapporten. Med hjälp av detta kan operatören studera kurvan i diagrammet tillsammans med bildema och pâ så sätt bestämma på vilket sätt provet sönderfallit och dra slutsatser om provkroppens uppbyggnad.

Vidare är datorprogrammet vilket reglerar kameran och belysningen utrustat med en breddmätningsfunktion. Med hjälp av denna kan plasticiteten hos provkroppen A kontrolleras genom att en ram 25 läggs in på varje bild utgående från den avbildade provkroppens A centrum. Ramen 25 avgränsas utåt av linjer 26 som sammanfaller med provkroppens periferi. När provkroppen pressas samman minskar provkroppens storlek i höjdled men dess bredd ökar. För varje bild som registreras, upp till 200 bilder/sekund, flyttas de avgränsande linjema 26 bort från provkroppens A centrum varvid förhållandet mellan provkroppens höjdminskninglbreddökning kan användas för att bestämma graden av plastiskt deformation.

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

K°\Dal>anf\1 'l fl.\ *I 1 ñ1 9QROñQFVlA1 997§av§ rlru-

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 528 158 8 Patentkrav

1. Anordning vid optisk analys av en provkropp (A) av reducerbart jäminnehàllande material, k å n n e t e c k n a d av att den innefattar ett stativ (2) med ett första respektive ett andra relativt varandra rörligt organ vardera uppvisande mot varandra riktade kontaktytor (8,13) mellan vilka provkroppen (A) är avsedd att sammanpressas under registrering av rnåtdata tills provkroppen sönderfaller, samt ett bildregistrerande medel (21) riktat mot provkroppen (A) för registrering av provkroppens formförändring och sönderfall under pressningen.

2. Anordning enligt kravet 1, varvid varje bildregistrering motsvaras av en punkt i ett av måtdatans värden plottat diagram.

3. Anordning enligt något av föregående krav, varvid provkroppen belyses vid registreringen av bilderna.

4. Anordning enligt något av föregående krav, varvid en ljuskälla (23) år anordnad i anslutning till kontaktytoma (8,13) och riktad mot den dei av provkroppen (A) som är vänd mot det bildregistrerande mediet (21 ).

5. Anordning enligt något av föregående krav, varvid en ljuskålla (24) är anordnad i anslutning till kontaktytoma (8,13) och riktad' mot provkroppens (A) sida som år vänd från det bildregistrerande medlet (21 ).

6. Anordning enligt något av föregående krav, varvid ljuskälloma (2324), kontaktytoma (8,13) samt det bildregistrerande medlet (21) är anslutna till och styrda av en . dator i vilken de registrerade bildema lagras tillsammans med insamlade mätdata.

7. Anordning enligt något av föregående krav, varvid det bildregistrerande medlet (21) och ljuskälloma (23,24) år anordnade till kontaktytomas (8,13) stativ (2).

8. Anordning enligt något av föregående krav, varvid två eller flera bildregistrerande medel (21) är anordnade jämnt fördelade kring provkroppen (A) för samtidig registrering av pressningen.

9. Anordning enligt något av föregående krav, varvid det bildregistrerande medlet innefattar en kamera (21) för svartvit biidregistrering.

10. Anordning enligt något av kraven 1 - 8, varvid det bildregistrerande medlet innefattar en kamera (21) för registrering av färgbilder.

11. Anordning enligt något av kraven 1 - 8, varvid kameran 'innefattar en höghastighetskamera (21).

12. Anordning enligt något av kraven 1 - 8, varvid kameran innefattar en stillbildskamera (21).

13. Anordning enligt något av kraven 1 - 8, varvid kameran innefattar en videokamera (21). ll-“Datnnffl 1 ñ.\ 1 401 9QNViQFVM1997favf dan 10 528 158 9

14. Metod vid optisk analys av en provkropp (A) av reducerbafl järninnehàllande material, vilken metod k ä n n e t e c k n a s av stegen: - att provkroppen (A) anbringas mellan ett första respektive ett andra relativt varandra rörligt organ vardera uppvisande mot varandra riktade kontaktytor (8,13); - att provkroppen (A) pressas samman under insamlandet av mâtdata tills provkroppen sönderfaller; - att provkroppen (A) avbildas under pressningen av ett bildregistrerande medel (21): - att en làngsträckt väsentligen horisontell ram (25) läggs in på provkroppens (A) avbildning vid bildregistreringen - att ramen (25) avgränsas utåt med linjer (26) som sammanfaller med den avbildade provkroppens (A) períferí - att de utåt avgrånsande linjema (26) följer provkroppens (A) formförändring - att provkroppens (A) fonnförändring mäts. mnsfamu 1n.\1 m1 oamnemnaaoovoaw a»