Способ контроля скорости спеканияжелезорудной шихты b агломерат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сеюз С©ветскик
Социалистических
Рвслублик (1и83023 1
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву—
@1 М К 3 (22) Заявлено 140378 (2 f ) 2590717/18-25 с присоединением заявки ¹(23) ПриоритетG N 27/74
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий
Опубликовано 15-0581. бюллетень № 18
Дата опубликования описания 1505.81 (53) УДК 543.257 (088.8) В.А.Щелканов, П.П.Бастан, О.Н.Молчанов„..З.В -Климов-;-
В.Л.Колесник и Н.A.Êîìïàíåö
6 (72) Авторы изобретения
Институт горного дела Министерства гфрной металлургии СССР ! (73) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ СПЕКАНИЯ
ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ ШИХТЫ В АГЛОМЕРАТ
Изобретение относится к технике магнитных измерений при контроле качества металлургического сырья и предназначено для использования в агломерационном производстве.
В процессе производства агломерата . необходимо непрерывно контролировать вертикальную скорость спекания шихты в целях выявления отклонений режима спекания от оптимального. и управления 10 режимом для достижения максимальной производительности агломашины. Поскольку скорость спекания однозначно определяется толщиной слоя . готового агломерата в заданном поперечном 15 сечении всего слоя материала, задача о ее определении сводится к задаче определения глубины нижней границы слоя-агломерата.
Известен магнитный метод контроля 20 толщины слоя агломерата, заключающийся в измерении эффективной или кажущейся магнитной восприимчивости железорудного материала в процессе
его транспортирования агломерацион- 25 ной лентой, по величине кажущейся магнитной восприимчивости в выбранных поперечных сечениях потока судят о вертикальной скорости спекания шихты. Основной предпосылкой примене-30 ния метода является наличие существенной разницы в магнитных свойствах агломерата и свойствах материала в зоне горения и в исхрдной шихте.
Способ реализуется с помощью индуктивных или индукционных датчиков, размещенных у — или на поверхности слоя агломерата, при этом возникает проблема стабилизации зазора между датчиком и поверхностью лент, а также температурной стабилизации датчика (1) .
К недостатку способа относится низкая точность определения вертикальной скорости спекания шихты, что обусловлено неконтролируемым влиянием на результат измерений временных колебаний содержания магнитной фракции в опекаемом материале. Содержание магнетита и восстановленного железа а агломерате определяется соотношением интенсивностей . восстановительных и окислительных процессов при агломерации железо- рудных шихт различного вещественного состава и в зависимости от температурного режима спекания. Вследствие этого при неизменном пространственном положении границ зоны спекания, изменения сигнала измеритель830233 ной информации обусловлены колебаниями содержания магнитной фракции в готовом агломерате. Необходимость устранения основного источника помех, обусловленного колебаниями минералогического состава готового агломерата, особенно возрастает в связи с использованием измеряемого сигнала для управления приводом системы регулирования процесса спекания.
В числе других помех при проведении магнитных измерений индуктивными и индукционными датчиками известных конструкций существенное влияние на результаты изМерений оказывают колебания величины зазора между датчиком и поверхностью спекаемого материала, а также большие перепады температуры воздуха у поверхности агломерата.
Известен способ, основанный на применении пермагната — прибора для Щ измерения магнитной проницаемости проб готового агломерата, отбираемых под .горячим грохотом, и затем. охлаждаемых. По величине измеренной магнитной проницаемости судят об 25 отклонениях от ее заданного значения„ соответствующего оптимальным уровням ряда технологических параметров, в частности — о содержании магнетита, прочности и восстановимости агломерата (21.
Недостатком измерений магнитной проницаемости по способу пермагната является низкая оперативность получения информации, связанная с отбором и подготовкой проб, из чего ° вытекает также и низкая представительность способа.
Наиболее близким к предлагаемому является магнитоиндукционный метод измерений магнитной восприимчивос- 40 ти горных пород и руд, представленный плоской поверхностью. В данном способе применяется двухкатушечный датчик магнитной восприимчивости, содержащий намагничивающую (генераторную) и приемную катушки,.размещенные у исследуемой поверхности на одном и том же.расстоянии от нее., Величина ЭДС индукции приемной катушки определяется следующим выражением
E - "E (— +1) (1) а + вв, где E — эдс приемиои катушки в вевдухе,"
G — функция координат внешней точки, выражаемая в системе координат, согласованной со структурой поля, намагниченного полем генераторной катушки объектива, на- Щ эываемая также геометрическим фактором датчика
М вЂ” размагничивающий фактор или коэффициент размагничи вания исследуемого объекта, 5 )Š— магнитная восприимчивость материала исследуемого объек- та.
Как известно, коэффициент размагничивания N для плоского бесконечного полупространства равен 2 В неза.висимо от значений X материала и геометрии измерений. Геометрический фактор 6 при измерениях на поверхности плоского бесконечного полупространства является только функцией отношения расстояния d от датчика до поверхности к длине датчика и при фиксированных d, LG-фактор приобретает смысл постоянной датчика.
При размещении обоих катушек датчика на поверхности бесконечного полупространства при d 0 значение G-фактора приближается к своему предельному значению, равному 27 . В реальных условиях понятие бесконечного полупространства является правомерным и при измерениях на поверхности слоя конечной мощности, когда мощность слоя превышает глубину исследования двухкатушечного датчика, называемую также слоем насыщения. Как известно, глубина исследования индукционного датчика магнитной восприимчивости при фиксированном расстоянии 4 определяется исключительно длиной датчика L, она тем больше, чем больше L причем мощность слоя насыщения составляет около 0,8 L (Зj.
Однако при изменении мощности слоя от слоя насыщения до слоя бесконечно малой мощности ЭДС приемной катушки уменьшается до нуля поскольку, как это следует из выражения {1), геометрический фактор приближается к своему предельному значению, равному нулю. В то же .время коэффициент размагничивания и монотонно изменяется в пределах (2-4) и ° Вследствие этого, измерения магнитной восприимчивости на плоской поверхности возможны лишь при мощности слоя, превышающей мощность слоя насыщения, при условии стабилизации геометрического фактора путем обеспечения постоянства величин d и L. Поэтому при определении ® в, случае слоя конечной мощности расстояние между приемной и намагничивающей катушками L должно быть выбрано меньше мощности слоя, для того, чтобы последний обладал свойствами слоя насыщения. С другой стороны, из изложенного следует, что при использовании способа для определения мощности слоя готового агломерата информативными величинами являются факторы G и N, при этом влияние изменений магнитной восприимчивости агломерата, обусловленное колебаниями содержаний магнитной фракции в нем, должно быть устранено. Сравнительный анализ способов показывает, что основное преимущество
830231 последнего состоит в принципиальной возможности обеспечения любой задан ной глубины исследования, причем в случае насыщенного слоя может быть определена истинная магнитная восприимчивость материала, иэ которого выполнен слой, а для слоя конечной мощности, меньшей мощности насыщенного слоя, при Х = const сигнал измерительной информации характеризует мощность слоя.
Цель изобретения — повышение точности определения вертикальной скорости спекания железорудной шихты в агломерат.
Поставленная цель достигается тем, что измерения выполняют одновременно двумя датчиками, одним из которых измеряют кажущуюся магнитную. восприимчивость агломерата над термонемагнитным слоем, образованным значениями температуры, равными точкам Кюри магнитной функции спекаемого материала, а другимвсего слоя материала, включая агломерат, термонемагнитный слой и исходную шихту, на выходах датчиков в процессе спекания шихты измеряют значения сигналов и определяют их относительные приращения к значениям начальных сигналов, полученных при полном спекании шихты в агломерат на полную глубину слоя материала, и по обратному значению разности этих приращений судят о скорости спекания шихты.
На фиг. 1 представлена послойная структура спекаемого материала, поперечный разрез, и схема размещеHHH катушек обоих магнитоиндукционных датчиков, на фиг. 2 — графики распределения температуры и магнитной восприимчивости по глубине спекаемого слоя.
В поперечном разрезе спекаемого материала можно выделить три отдельных слоя (фиг . 1): верхний слой 1 готового агломерата, нижний слой 2 исходной шихты и термонемагнитный слой 3, имеющий верхнюю 4 и нижнюю
5 границы. У поверхности слоя 1 размещены магнитоиндукционный датчик 6, содержащий намагничивающую катушку 7 с выводами 8 и 9 и приемную катушку 10 с выводами 11 и 12,,.и датчик 13, состоящий иэ намагни:чивающей 14 с выводами 15 и 16 и приемной 17 с выводами 18 и 19 катушек. Катушки 7, 10, 14 и 17установлены на фиксированном расстоянии 0 от поверхности слоя 1, причем расстояние между катушками 7 и 10 равно (.„, а между катушками
14 и 17 о
Распределение температуры t С по глубине спекаемого слоя представлено на фиг. 2 кривой 20, а распределение магнитной восприимчивости 3e — кривой 21.
В таблице представлены предельные значения магнитной восприимчивости
gC вещества каждого слоя, а также предельные значения относительных мощностей каждого слоя при транспортировании материала спекательной тележкой (паллетой) с момента зажигания шихты до момента разгрузкй агломерата.
Мощность слоя, 3 от мощности всего слоя спекаемого материала, Магнитная вос приимчивость, ед. СИ
Слой от до от до
Слой 1 готового агломерата
15
0 100
Слой 2 исходной шихты
0 0 5
100
Термонемагнитный слой 3
0 40
0 Не>0,5
Из распределения QE по глубине всего слоя спекаемого материала (фиг.2 кривая 21), и данных таблицы следует, что объективной физической предпосылкой способа является наличие в вертикальном разрезе транспортируемого агломашиной железорудного материала практически лишь одного магнитного слоя, мощность которого зависит от вертикальной скорости
40 спекания, а именно: слоя 1 готового агломерата, ограниченного снизу верхней границей 4 термонемагнитного слоя 3. Обе границы;4 и 5 термонемагнитного слоя 3 образованы значениями
45 точки Кюри 9 магнитной фракции спекаемого материала, представленной преимущественно магнетитом (9
560 С).
Вследствие этого датчик 6, у которого Расстояние L4 месяцу намагничивающей 7 и приемной 10 катушками выб» рано равным любой заданной глубине выше термонемагнитного слоя 3, обладает глубиной исследования всегда .меньше любой заданной минимальной 5 мощности слоя 1 готового агломерата.
Выбор места установки датчика относительно начала или окончания процесса спекания, которое удовлетворяет приведенному условию, не представляет никаких затруднений. Очевидно, что наиболее выгодной является установка датчика ближе к окончанию процесса, например в районе предпоследней вакуум-камеры, где в поперечном сечении потока спекаемого
830231
1 < Е <Н, (2) где Н вЂ” полная мощность слоя материала от поверхности слоя 1 до колосниковой решетки 22.
В случае полного снекания шихты в агломерат на глубину всего слоя материала до получения однородного по магнитным свойствам слоя агломерата (что имеет место при длитель- 30 ных остановках агломерационной ленты) значения ЭДС приемной 10 и намагничивающей 14 катушек датчиков
6 и 13, согласно выражению (1), соответственно равны 25
EH E „(Ы Е +1\ (3)
+Нн н (4) +" н н
Формула изобретения
Способ контроля скорости спекания железорудной шихты в агломерат путем измерения кажущейся магнитной восприимчивости слоя спекаемого материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения вертикальной скорости спекания железорудной шихты в агломерат, непрерывно измеряют кажущуюся магнитную восприимчивость агломерата над термонемагнитной зоной материала с температурой ке ниже точки Кюри и кажущуюся магнитную восприимчивость всего слоя материала, определяют относительные приращения сигналов к значениям сигналов, полученных при полном спекании шихты и по.обратному значению этих приращений судят о скорости спекания шихты.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Тимофеев A.È. и Николюк Е.И.
Автоматизация агломерационного и материала наиболее развиты мощности слоев 1 и 3. Точно так же, расстояние L между катушками 14 и 17 датчи,ка 13 легко выбрать равным любой заданной глубине .ниже термонемагнитного слоя 3. Такой выбор L< гарантирует глубину исследования или мощность насыщенного слоя датчика 13 всегда большую, чем мощность слоя 1 готового агломерата. При этом предельное значение L> удовлетворяет условию где Е,„ и Š— ЭДС приемной 10 и.
О2. намагничивающей 14 катушек в воздухе;
G „ и G> — геометрические факторы дат иков 6 и 35
13 соответственно.
Индекс Н в выражениях (3) и (4) и в дальнейшем означает "начальный" и относится к величинам, характеризующим влияние однородного магнит- 4О ного слоя полностью спекшегося агломерата с заданными технологическими свойствами. Для такого слоя в соответствии с условием (2) величина Н представляет собой мощность насыщенного слоя для обоих датчиков 6 и 13.
Следовательно, коэффициент размагничивания И„ такого слоя в обоих случаях одинаков, что и учтено в выражениях (3) и (4). Кроме того, по условию (2) численная величина МН 50 равна 2((.
При перемЕщениИ аГЛОМЕрациОнной ленты ЭДС приемных катушек 10 и 14 принимают некоторые текущие эначе- 55 ния Е и е соответственно
1 2
)(к1 (но†(+() (б) () 2 оа 1 + Н
В выражении (5) значения геометрического фактора и коэффициента размагничивания остаются такими же, как и в выражении (3), поскольку слой 1 всегда является слоем насыщения для датчика 6.
Посредством логарифмического дифференцирования выражений (5) и (6) по переменным G, и и Ж и перехода к конечным приращениям получим аЕ(Е -Е Н Ь М 39 Н асс
1 Ен1 Ен э и "+ 4 Рн " э н
1 д2 3 на ) э э м +32
Мг. Н2 > Н М м н н <® (i Ф К вЂ” + — +К Н 1+ Н ЕН Э Н (И2 Н Н Пз сравнения выражений (7) и (8) следует, что они отличаются между собой на величину, не зависящую от изменения магнитной восприимчивости спекаемого материала, т.е.: сре--8E 9 +к ан и c> ц )!-; Поскольку абсолютная величина разности относительных приращений ЭДС датчиков 6 и 13 увеличивается при уменьшении вертикальной скорости спекания шихты (другими словами— при уменьшении глубины до верхней границы 4 термонемагнитного слоя 3), следует определять величину, обратную величине этой разности, т.е. I 1 d Е -дŠ— -+ К 1 2 Она "н В результате определения разности относительных приращений ЭДС датчиков 6 и 13 достигается эффективное ослабление влияния на результат измерений температурных изменений параметров датчиков 6 и 13, а также изменений зазора д между катушками 7, 10, 14 и 17, датчиков 6 и 13 и поверхностью слоя 1 агломерата. 830231 Фию.! 8N ТОВ t Ñ Составитель В.Вощанкин Техред M.Ðåéâåñ . .КорректорЕ. Рошко Редактор Н. Минко Заказ 3449/58 Тираж 907 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 доменного производства, Киев, "Техника", 1969, с. 91-94. 2. Макаров A.K. и Сидоров М.А. Вюллетень ЦНИИ информации и техникозкономических исследований черной металлургии. М-., 1972, В 76, с.13-26. 3. Мейер В.А., Кудрявцев В.И. и др. "Горный журнал", 1970, и 6, с. 64-67 (прототип).
