Onderzoek naar het optreden van krimpscheuren tijdens het...

Ken Van Avermaet

tijdens het sinteren van ijzererts.Onderzoek naar het optreden van krimpscheuren

Academiejaar 2007-2008Faculteit IngenieurswetenschappenVoorzitter: prof. dr. ir. Joris DegrieckVakgroep Mechanische constructie en productie

Burgerlijk werktuigkundig-elektrotechnisch ingenieurScriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van

Begeleiders: dr. ir. E. Rosseel (Arcelor), ir. H. Vansteenkiste (Arcelor)Promotor: prof. dr. ir. Wim De Waele

Dankwoord

Nu mijn thesis is afgewerkt, kan ik terugkijken op een zeer leerrijke periode. Wat begon met een

redelijk eenvoudige opdrachtomschrijving, groeide uit tot een onderzoek van een complex pro-

ductieproces, waarbij ik zowel op technisch vlak als op sociaal vlak veel heb bijgeleerd. Hierbij

wil ik enkele mensen bedanken zonder wiens hulp het niet zou gelukt zijn.

Ten eerste wil ik mijn promotor, prof. dr. ir. Wim De Waele, bedanken voor het opzoekwerk,

de suggesties en alle tijd die hij spendeerde aan mijn thesis. Ook mijn begeleider, dr. ir. Evert

Rosseel, en de andere mensen van de dienst Systemen en Modellen van ArcelorMittal Gent die

me hebben bijgestaan, wil ik bedanken.

Op technisch vlak hebben ook de lijnverantwoordelijken, ir. Filip Stas, ir. Marc Pieters en ir.

Wouter Holbrecht, de ploegbazen, de meestergasten en de operatoren van de sinterfabriek mij

geholpen alle aspecten van het sinterproces te begrijpen en te doorgronden, waarvoor bedankt.

Tenslotte wil ik nog alle mensen bedanken die mij op andere manieren geholpen hebben mijn

thesis tot een goed einde te brengen, in het bijzonder Stijn Hertele, Jana Vanleuven en mijn

ouders.

”De auteur geeft de toelating deze masterproef voor consultatie beschikbaar te stellen en delen

van de masterproef te kopieren voor persoonlijk gebruik.

Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrek-

king tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit

deze masterproef.”

10 juni 2008

Ken Van Avermaet

Onderzoek naar het optreden van krimpscheuren

tijdens het sinteren van ijzererts.

Ken Van Avermaet

Promotor: prof. dr. ir. Wim De Waele

Begeleider: dr. ir. E. Rosseel (ArcelorMittal Gent)

Scriptie ingediend tot het behalen van de graad van

Master in de ingenieurswetenschappen: werktuigkunde-elektrotechniek

Vakgroep Mechanische constructie en productie

Voorzitter: prof. dr. ir. Joris Degrieck

Faculteit Ingenieurswetenschappen

Academiejaar 2007-2008

Overzicht

Sinterfabrieken zijn tegenwoordig een onmisbare schakel geworden in het productieproces van

staal. Bij het sinteren wordt een mengsel van fijne ijzerertsen, vaste brandstoffen, smeltmiddelen

en een aantal recuperatieproducten geagglomereerd tot sinter. Deze sinter heeft als voordeel dat

het poreuzer en sterker is dan gewone ijzerertsen. Bij het inzetten van sinter in de hoogovens,

zorgen deze voordelen voor een betere reductie en een lager energieverbruik.

Het sinteren zelf gebeurt op een kettingrooster, waarbij de verbrandingslucht doorheen de lading

omlaag wordt gezogen. Bij het sinteren neemt de dichtheid van het materiaal toe, waardoor

krimpscheuren ontstaan, waarlangs de verbrandingslucht kan weglekken. Deze studie heeft als

doel de factoren te bepalen, die een invloed hebben op de vorming van deze scheuren en tevens

te onderzoeken wat de invloed van de krimpscheuren op de sinterproductie is.

Uit de analyse van meetwaarden over een periode van 10 maanden, bleek dat de scheuren

zorgen voor een grotere productiviteit, doordat ze in de bovenste laag het voortschrijden van het

vlamfront vergemakkelijken. Daarnaast bleek ook dat de sinterkwaliteit niet noemenswaardig

verslechtert of zelfs verbetert als de scheuren groot zijn. Het is dus niet nodig om speciale

inspanningen te doen om de krimpscheuren te vermijden.

Trefwoorden: sinter, ijzererts, krimpscheuren, sinterkwaliteit

Study on the occurance of shrinkage cracks whensintering iron ore

Ken Van Avermaet

Supervisor(s): prof. dr. ir. Wim De Waele, dr. ir. Evert Rosseel

Abstract—More than 90% of the blast furnace burden at ArcelorMittalGhent consists of sintered iron ore. Therefore, the quality of the sinter isvery important. However, the sintering process causes a decrease in vol-ume, which causes the formation of shrinkage cracks and affects the sinterquality, among other things. Over a period of ten months, several data setswere collected, related to the productivity of the two sinter plants and thequality of the sinter. The goal of this study was to examine the differentinteractions between the variables, concentrating on the influence of thecracks.

Keywords—iron ore, sintering, cracks, sinter quality

I. INTRODUCTION

These days, sinter plants are key units in the production ofsteel. It is the function of the sinter plants to process fine grainedraw material into coarse grained iron ore sinter for charging theblast furnaces. To begin with, a precisely dosed mixture is cre-ated, consisting mostly of fine ores and solid fuel in the formof cokes and antracite. The mixture is then fed onto a conveyorbelt, consisting of a large number of waggons, linked up as anendless chain. Burners heat the material to the required tem-perature (1100-1200 ◦C), which causes the fuel in the mixtureto ignite. The fuel burns with the aid of a downward airstreamthrough the mixture, resulting in the flame front moving throughthe sintering bed. The sintering processes are completed oncethe flame front has passed through the entire mixed layer andall fuel has been burnt. At the end of the conveyor belt, the hotsinter is collected, cooled, broken into the desired particle sizeand transported to the blast furnaces.

The reason why most blast furnace burdens consist mostly ofsinter, is that it is porous and that it has a higher strength thenthe ores of which it is made. Because of this, the burden has ahigher reducibility and the whole process becomes more energyefficient.

When sintering iron ore, formation of shrinkage cracks is nearlyinevitable, due to the densification of the mixture. These cracksaffect the sintering process by increasing the air leakage and in-fluencing the chemical reactions during the sintering process, asa result of which the sinter quality is affected.

II. SHRINKAGE CRACKS

Firstly, it is important to know which parameters affect theformation of shrinkage cracks. Analysis of the collected dataindicates that the percentage of limestone in the mixture is themost important factor. Limestone tends to bind the particles be-fore sintering and increases the strength of the material after sin-tering, which causes a decrease in shrinkage cracks.

III. PRODUCTIVITY

Secondly, it is necessary to make sure the cracks don’t affectthe production capacity in a negative way. The results indicatethat the cracks have a positive effect on the productivity. This isbecause they improve the heat exchange in the top layer of thesinter strand.

IV. SINTER QUALITY

Thirdly, the quality of the sinter mustn’t suffer from the influ-ences of the cracks. According to the results of the study, theseinfluences are rather limited. There are even indications that thecracks can have a positive effect on the sinter quality.

V. PERMEABILITY OF THE SINTER STRAND

Finaly, the shrinkage cracks cause an increase in the perme-ability of the sinter strand, which in its turn causes the air leak-age to increase. Although this has an influence on the energyconsumption of the fans, this effect is negligible in comparisonto the air leakage in the pipes, filters, . . .

VI. CONCLUSIONS

It can be concluded that there is no need to take immediateaction to reduce shrinkage cracks. They are beneficial for thesinter plant productivity and have little influence on the sinterquality. Nevertheless, should it become apparent that the crackshave any negative effect on the sinter quality, the results of thisstudy can be used to adapt the production settings in order toreduce the crack formation.

Inhoudsopgave

1 Situering en opdrachtomschrijving 1

1.1 ArcelorMittal Gent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Situering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2.1 Sinteren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2.2 De installaties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.3 Opdrachtomschrijving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2 Bijzonderheden bij het sinteren 10

2.1 Het vlamfront . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2 Segregatie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.3 Transformaties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.3.1 De ijzerinhoud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.3.2 Het kalkgehalte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.3.3 Onzuiverheden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3 Verwerking van experimentele gegevens 16

3.1 Relevante parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.1.1 Grondstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.1.2 Productieparameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.1.3 Krimpscheuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.1.4 Productiviteit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.1.5 Sinterkwaliteit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.2 Consistentie van de scheurgegevens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4 Correlaties 32

4.1 Invloeden op de scheurvorming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.1.1 De fijnbedding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.1.2 De brandstof . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.1.3 De sinterlading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

4.1.4 Het vochtgehalte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.1.5 De laaghoogte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

4.1.6 De verticale staven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

4.1.7 De ontsteking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

4.2 Invloed op de productiviteit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

4.2.1 De fijnbedding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

4.2.2 De brandstof . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

4.2.3 De sinterlading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52


4.2.5 De laaghoogte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55


4.2.7 De ontsteking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

4.2.8 De krimpscheuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

4.3 Invloed op de sinterkwaliteit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

4.3.1 De fijnbedding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

4.3.2 De brandstof . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

4.3.3 De sinterlading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63


4.3.5 De laaghoogte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66


4.3.7 De ontsteking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

4.3.8 De krimpscheuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

4.4 Samenvatting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

5 Regressies 72

5.1 De krimpscheuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

5.2 De productiviteit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

5.3 De sinterkwaliteit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

5.4 Uitbreidingen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

6 Doorlaatbaarheid van de sinterkoek 83

6.1 Regeling van de bakventilatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

6.2 Doorlaatbaarheid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

6.3 De ventilatorkarakteristieken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

6.4 Invloed van de krimpscheuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

7 Besluit 91

A Ventilatorkarakteristieken 93

Lijst van afkortingen en symbolen

Ac,d,rel relatieve dwarsscheuroppervlakte

Ac,l,rel relatieve langsscheuroppervlakte

Ac,rel totale relatieve scheuroppervlakte

bc totale gemiddelde scheurbreedte

bc,d gemiddelde dwarsscheurbreedte

bc,l gemiddelde langsscheurbreedte

φi massapercentage van grondstof i in het sintermengsel

ψi,j massapercentage van bestanddeel j in grondstof i

Gx−y sinterfractie met korrelgrootte tussen x mm en y mm

H laaghoogte sintermengsel

lc,d,rel relatieve dwarsscheurlengte

lc,l,rel relatieve langsscheurlengte

lc,rel totale relatieve scheurlengte

Mi mediaan van de granulometrische verdeling van grondstof i

mu uurproductie sinter

P permagnag-waarde van de geproduceerde sinter

∆p opgemeten onderdruk onder de sinterketting

Q opgemeten rookgasdebiet

T rookgastemperatuur

To oventemperatuur

v snelheid sinterketting

vvf snelheid van het vlamfront

zvs diepte van de verticale staven

met grondstof i:

a antraciet

b bedding

br brandstof (antraciet en cokes)

c cokes

f fijnsinter

k kalk (kalkpoeder en kalksteen)

kp kalkpoeder

ks kalksteen

v vocht

en bestanddeel j:

Al2O3 Al2O3

as as

CaO CaO

Fetot totaal ijzergehalte

Fe2+ ijzer onder de vorm van FeO

MgO MgO

MnO MnO

S zwavel

SiO2 SiO2

vb vluchtige bestanddelen

Hoofdstuk 1

Situering en opdrachtomschrijving

1.1 ArcelorMittal Gent

ArcelorMittal Gent, ook wel bekend onder de vroegere naam Sidmar, werd opgericht in 1962 als

geıntegreerd maritiem staalbedrijf. Vandaag maakt het deel uit van de ArcelorMittal-groep, de

wereldleider in staalproductie.

Op de site in Gent wordt uitsluitend plaatstaal vervaardigd, eventueel verzinkt of lasergelast

voor koetswerkonderdelen voor de automobielindustrie.

1.2 Situering

1.2.1 Sinteren

Als men denkt aan de productie van staal, denkt men aan de hoogovens, de convertoren, de

gieterijen en de walserijen. Het hoogovenproces wordt eenvoudig voorgesteld als de reductie van

ijzererts met behulp van cokes. In de praktijk is ijzererts echter zelden een hoofdbestanddeel

van de hoogovenlading. De productiestap die men hierbij overslaat zijn de sinterfabrieken, waar

de ijzerertsen worden voorbereid voor de hoogovens door ze te sinteren (zie figuur 1.1).

Dit sinteren bestaat uit het samenbakken van fijne ijzerertsen, recuperatiestoffen en smeltmid-

delen op een kettingrooster d.m.v. vaste brandstoffen (cokesgruis of antraciet) die homogeen

vermengd zitten in het te sinteren mengsel. De bovenlaag van het mengsel wordt met behulp

van cokesgas ontstoken, terwijl lucht door de lading naar beneden wordt gezogen, zodat het

vlamfront langzaam door de laag trekt.

1

HOOFDSTUK 1. SITUERING EN OPDRACHTOMSCHRIJVING 2

Bij het voorbijtrekken van het vlamfront verweken de ijzerhoudende bestanddelen, waardoor ze

aaneenkitten tijdens het afkoelen. De ijzererts wordt hierbij al gedeeltelijk gereduceerd. Het

verkregen materiaal, de sinter, is poreus door het verdampen van het vocht, de ontbinding van

de kalksteen en de verbranding van de vaste brandstoffen. Na breken en afzeven is de sinter

klaar voor de hoogovens.

De voordelen van sinter worden duidelijk als men kijkt naar het hoogovenproces. De hoogovens

worden tot zo’n 40 m hoog gevuld met afwisselende lagen sinter en cokes. Naarmate het materiaal

zakt, stijgt natuurlijk de druk en de temperatuur. De sinter heeft als voordeel ten opzichte van

gewone ijzerertsen dat het minder snel verweekt bij hoge temperaturen en aangezien het een

poreus materiaal is, is het eenvoudiger om de verbrandingslucht voor het hoogovenproces door

de lading te blazen. Op die manier stijgen de productiviteit en de stabiliteit van de hoogovens,

terwijl het totale energieverbruik daalt. Daardoor is het sinteren een bijna onmisbare schakel

geworden in de staalproductie.


ijzer

erts

kalk

stee

n

stee

nkoo

l

sint

erfa

brie

k

coke

sfab

riek

hoog

oven

conv

erto

rco

ntin

u-gi

eter

ijw

alse

rijen

gron

dsto

ffenp

ark

coke

s sint

er

ruw

ijzer

staa

l

slab

s

Fig

uur

1.1:

Pos

itie

van

desi

nter

fabr

ieke

nin

het

prod

ucti

epro

ces

van

staa

l

[H]


1.2.2 De installaties

ArcelorMittal Gent heeft twee sinterfabrieken die zo goed als volledig van elkaar gescheiden

opereren [1]. Sinterfabriek SIN1 is gebouwd in 1966 toen de voordelen van gesinterd fijnerts

t.o.v. stukerts duidelijk werden. Sinterfabriek SIN2 kwam er pas later in 1972 en ondertussen

zijn er aan de installaties van beide sinterfabrieken al een aantal aanpassingen aangebracht m.b.t.

de verhoging van de productiecapaciteit en een verbetering van de emissies.

Beide sinterfabrieken hebben in grote lijnen dezelfde opbouw (zie figuur 1.2), maar verschillen

in enkele details (bv. de koelinstallaties) en vooral in productiecapaciteit: SIN2 kan ongeveer

vier keer meer produceren dan SIN1. Het sinterproces bestaat uit drie belangrijke fasen: de

ladingvoorbereiding, het sinteren en het afwerken van de sinter.

1.2.2.1 Voorbereiden van de sinterlading

Het voorbereiden van de lading is de eerste fase van het sinterproces. Hierin worden de grond-

stoffen aangevoerd, gedoseerd en gemengd. De samenstelling van de lading wordt zo geregeld

dat het mengsel een optimale doorlaatbaarheid heeft voor de verbrandingslucht en rookgassen,

waardoor een hoge productiviteit kan gehaald worden. Het mengsel moet daarbij zo homogeen

mogelijk zijn, zodat de sinter van goede kwaliteit is.

De ijzerertsen die per schip aangevoerd worden, worden niet rechtstreeks naar de sinterfabrieken

getransporteerd. Eerst worden ze opgeslagen in de ertsopslagplaats in het grondstoffenpark. In

nauwkeurig bepaalde verhoudingen worden ze daarna afgegraven en via transportbanden naar

de fijnbedding gebracht. De fijnbedding bestaat uit verschillende soorten fijne ertsen, smelt-

middelen en recuperatiestoffen, die in horizontale lagen op elkaar gestapeld worden. Op die

manier ontstaat er een goede en constante menging van de grondstoffen. Op de site zijn twee

fijnbeddingen aanwezig, die afwisselend worden opgebouwd en afgegraven. Elke bedding bestaat

uit 240000 ton materiaal, wordt in ongeveer 9 dagen opgeworpen en in gemiddeld 12 dagen weer

afgegraven. Het beddingmengsel, dat wordt afgegraven, wordt naar de opslagbunkers van de

sinterfabrieken getransporteerd.


doseerbunkers menger/

pelletiseerder

oven

sinterketting

windkasten

rondkoeler

(SIN2)

koelketting (SIN1)

bakventilator

elektrofilter

schouw

warme fijnsinter-

afzeving (SIN1)

walsenbreker

zeverij

hoogovensinter (15-25mm) naar hoogovens

fijnsinter (0-4mm) naar fijnsinterbunkerroosterlaag (4-15mm) naar

roosterlaagbunker

ster-

breker

Figuur 1.2: Opbouw van de sinterinstallaties


Naast het beddingmengsel bevatten deze bunkers ook de andere bestanddelen van het sin-

termengsel: cokesgruis, antraciet, kalksteen, poederkalk en fijnsinter. Het cokesgruis en het

antraciet vormen de brandstof voor het sinteren. De gebruikte cokes worden op de site zelf

geproduceerd in de cokesfabriek. Een voordeel van een eigen cokesfabriek is natuurlijk onafhan-

kelijk te zijn van de sterk fluctuerende cokesprijzen op de markt. Daarnaast kan er ook gezorgd

worden voor een constante brandstofkwaliteit. Na de cokesfabriek worden de cokes, die voor

de sinterfabrieken bestemd zijn, gebroken tot cokesgruis (of poedercokes) en afgezeefd. De rest

wordt verwerkt in de hoogovens. Naast cokesgruis wordt er ook antraciet gebruikt als brandstof.

Antraciet bevat ongeveer evenveel koolstof, alleen moet het worden aangekocht, waardoor het

moeilijker is om de kwaliteit binnen nauwe grenzen te houden.

De kalk wordt in de eerste plaats toegevoegd aan de lading om de slakvorming in de hoogovens

te verbeteren. Dit gebeurt onder de vorm van gemalen kalksteen en ongebluste poederkalk.

De dosering van de kalk gebeurt volgens de behoeften van de hoogovens. Hiervoor wordt de

basiciteitsindex I2 (verhouding CaO/SiO2) van de geproduceerde sinter bepaald en vergeleken

met de wenswaarde van de hoogovens.

Tenslotte wordt er nog fijnsinter toegevoegd, dat in feite geen grondstof is, maar een recuperatie-

product van het sinterproces. De fijnste sinterfractie, die niet bruikbaar is voor de hoogovenla-

ding, bedraagt ongeveer 28% van de sinterproductie (zie figuur 1.3). Door dit materiaal opnieuw

te verwerken in het sintermengsel, kan een deel toch opnieuw worden omgezet in bruikbare sin-

ter. De sinter die te fijn is, wordt enerzijds afgezeefd in de zeverijen van de sinterfabrieken en

anderzijds in de hoogovens voor het laden. Daarnaast wordt op verschillende plaatsen in de

sinterfabrieken stofrijke lucht afgezogen. Het fijne stof wordt hieruit gefilterd en ook ingezet als

fijnsinter.

De grondstoffen worden aan de opslagbunkers gedoseerd en komen in lagen op een transport-

band terecht, die ze naar de menger voert. De menger is een onder lichte helling draaiende

trommel, die aan de binnenzijde voorzien is van schoepen. Vandaar gaat het mengsel naar de

pelleteertrommel, die vergelijkbaar is met de menger. In de pelleteertrommel wordt een hoe-

veelheid water toegevoegd aan het mengsel, waardoor de zeer fijne stofdeeltjes zich vastzetten

op de grovere korrels (zie figuur 1.4). De resulterende grotere deeltjes zorgen voor een betere

doorlaatbaarheid van het mengsel op de sinterketting, doordat de ruimtes ertussen groter zijn.


Hoogovens

Sinterfabrieken

Kalk (31)

Water (7)

Brandstof (45)

Fijnsinter

hoogovens (80)

Fijnsinter sinter-

fabrieken (370)

Sinter naar

hoogovens

(1000)

Roosterlaag (90)Waterdamp (86)

CO + CO2 (61)

Ontbonden kalksteen (56)

Bruikbare

sinter (920)

Fijnbedding

(1040)

Figuur 1.3: Gewichtsverhoudingen van de materiaalstromen binnen de sinterfabrieken

pelleteertrommel

waterverneveling

grondstoffen

micropellets

zeer fijne deeltjes

kern (> 1mm)micropellet

Figuur 1.4: Micropelletisatie verbetert de doorlaatbaarheid van het mengsel op de sinterketting


1.2.2.2 Sinteren

De samengestelde lading gaat van de pelleteertrommel naar de doseerbunker voor de tweede

fase, het eigenlijke sinteren. Dat gebeurt op een reeks na elkaar geplaatste roosterwagens die

een doorlopende horizontale sinterketting vormen. De bovenkant van de roosterwagen bestaat uit

drie rijen roosterstaven, waartussen zich telkens een kleine opening bevindt. De grootte van de

spleten is zo gekozen dat er een minimum aan materiaal doorvalt, maar dat de verbrandingslucht

er toch gemakkelijk kan worden doorgezogen. De eerste stap in het laden van de ketting is

het aanbrengen van een beschermende laag sinter, de roosterlaag, op de roosterstaven. De

roosterlaag verhindert de doorval van fijne mengselkorrels tussen de roosterstaven, evenals het

aanbakken aan en oververhitten van de roosterstaven. Bovenop de roosterlaag komt dan de te

sinteren lading.

De lading wordt in de ontstekingsoven aan het begin van de ketting ontstoken met behulp van

een reeks branders die met cokesgas worden gestookt. Vanaf dit punt tot het eind van de

ketting bevinden zich onder het rooster een aantal afzuigkasten, de windkasten, waarlangs de

bakventilator de verbrandingslucht door de lading zuigt en zo de rookgassen afvoert. Hierdoor

trekt het vlamfront geleidelijk omlaag door de hele dikte van de lading. De snelheid van het

rooster wordt zodanig geregeld dat boven de laatste afzuigkast alles gebakken is, m.a.w. dat het

vlamfront de onderzijde van de lading heeft bereikt.

1.2.2.3 Afwerken van de sinter

In de laatste fase van het proces valt de sinter van de ketting op de breekvloer, waar het een

eerste keer wordt gebroken door de sterbreker (de primaire breker). Vervolgens wordt de sinter

afgezeefd in fracties van verschillende stukgroottes, verder gebroken en gekoeld. De fijnste fractie

wordt opnieuw verwerkt in het sintermengsel als fijnsinter, van de grovere fracties wordt een deel

gebruikt voor de roosterlaag en de rest gaat via een transportband naar de hoogovens.


1.3 Opdrachtomschrijving

Een van de problemen tijdens het sinteren is het optreden van krimpscheuren in de lading op de

ketting. Tijdens het bakproces wordt het mengsel gedroogd en smelten de bestanddelen aaneen,

waardoor de sinter minder plaats inneemt dan het oorspronkelijke mengsel. Hierdoor ontstaan

er scheuren, waarlangs een deel van de verbrandinglucht zich een weg kan banen.

dwarsscheuren

langsscheur

Figuur 1.5: Scheuren in de sinterkoek op SIN1

Om het sinterproces verder te kunnen optimaliseren is het nodig een inzicht te krijgen in de wis-

selwerking tussen de verschillende productieparameters en de gevormde krimpscheuren enerzijds

en tussen de scheuren en de geproduceerde sinter anderzijds. De onderlinge invloeden kunnen

daarbij zowel een weerslag hebben op de productiviteit van de sinterfabrieken als op de kwaliteit

van de geproduceerde sinter.

De procesparameters en verschillende soorten meetwaarden kunnen teruggevonden worden in

de centrale database van ArcelorMittal Gent. Om gegevens over de scheuren te verkrijgen werd

een scheurdetectiesysteem ontworpen [2], dat uit digitale beelden van de sinterkoek eenvoudig

de scheurafmetingen kan bepalen. Met het geheel van al deze gegevens en een basisinzicht in de

werking van de sinterfabrieken moet het mogelijk zijn om een beeld te krijgen van de verschil-

lende wisselwerkingen binnen het sinterproces en zelfs om verbeteringen aan de procesregeling

voor te stellen, indien nodig.

Hoofdstuk 2

Bijzonderheden bij het sinteren

2.1 Het vlamfront

De ontsteking van de sinterlading gebeurt op een temperatuur van 1200 a 1300◦C gedurende 1

tot 2 minuten. De in de bovenste laag aanwezige fijne cokes ontbranden, waardoor het bakproces

in gang wordt gezet. De bakventilator zorgt voor een gelijkmatige onderdruk in de windkasten

onder het sinterrooster, waardoor het vlamfront omlaag wordt getrokken door het sintermengsel.

Zo ontstaat er een warmtewisselingssysteem met vier zones.

• Boven het vlamfront bevindt er zich een zone waar het sintermengsel al is omgezet in

sinter. De koude omgevingslucht die hier wordt doorgezogen, wordt voorverwarmd en

koelt tegelijkertijd de sinter gedeeltelijk af.

• In het vlamfront zorgt de verbranding van de brandstof (cokesgruis en antraciet) met

de voorverwarmde lucht voor een temperatuur van 1250 a 1450◦C. Hierbij verweekt de

ijzererts en vinden de voor de sintervorming benodigde reacties plaats.

• De hete gassen die tijdens het verbrandingsproces zijn ontstaan, zorgen in de onderliggende

zone voor een reeks voorbereidende processen. Het vrije water en het gebonden water

verdampen en de carbonaten in het mengsel ontbinden.

• Door het verdampen van het water daalt de temperatuur van de verbrandingsgassen zeer

snel, totdat ze verzadigd zijn met water. Een groot deel van de waterdamp condenseert

bij het doorstromen van de onderste laag. De rest wordt afgevoerd met de rookgassen.

10

HOOFDSTUK 2. BIJZONDERHEDEN BIJ HET SINTEREN 11

sinter

krimp

vlamfrontvochtig

mengsel

droog mengsel

bandlengte

temperatuur rookgassen (°C)

400

200

300

100

L/2 L

laaghoogte

sinterrooster roosterlaag

Figuur 2.1: Temperatuursverloop tijdens het bakproces

Het bakproces wordt gevolgd op het temperatuursverloop van de uittredende rookgassen, opge-

meten in de windkasten. Dit is vereenvoudigd weergegeven in figuur 2.1. Hierop is duidelijk te

zien dat het vlamfront omlaag beweegt doorheen de lading. Boven het vlamfront bevindt zich

de geproduceerde warme sinter, eronder het nog ongebakken mengsel. Zolang er zich onderaan

vochtig mengsel bevindt, zal de temperatuur van de rookgassen niet boven de 100◦C stijgen.

Een eventuele temperatuursstijging wordt gecompenseerd door de gedeeltelijke condensatie van

de waterdamp in de rookgassen. Hierdoor kan de vochtigheid tot 3% stijgen, wat een nadelig

effect heeft op de doorlaatbaarheid van de lading. Pas vanaf het moment dat het vrije water

uit het mengsel is verdampt, kan de temperatuur stijgen. Dit gebeurt ongeveer halverwege de

sinterketting.

Hoe verder voorbij dit punt, hoe meer het droge mengsel is voorverwarmd en hoe heter de rook-

gassen worden. De rookgastemperatuur bereikt uiteindelijk een maximum van 350 a 450◦C ter

hoogte van het doorbrandpunt, dit is het punt waar het vlamfront de roosterlaag bereikt, waarna

ze weer daalt door het ontbreken van een warmtebron. De kettingsnelheid wordt zo geregeld

dat het doorbrandpunt, en dus de maximale rookgastemperatuur, zich boven de voorlaatste

windkast bevindt.


2.2 Segregatie

Het doseren van het mengsel op de ketting gebeurt met een doseerrol, die de materie via een af-

strijkplaat laat afrollen op de ketting. Met behulp van de afstrijkplaat wordt de totale laaghoogte

van de lading op het rooster ingesteld. De controle op de hoogte van de afgerolde materiaalhoop,

het voedingspeil, gebeurt met drie ultrasone sensoren (in het midden en aan beide zijkanten).

sinterrooster

roosterlaag

doseerrol

mengselbunker

regelschuif

afstrijkplaat

ultrasone sensor

te laag peil

optimaal peil

te hoog peil

Figuur 2.2: Dosering van het sintermengsel

Naarmate de sinter voortbeweegt op de sinterketting, is er een groter gedeelte van de laaghoogte

reeds voorverwarmd. Dit betekent dat er minder warmte moet toegevoegd worden door het

verbrandingsproces in het vlamfront. Indien de brandstof perfect homogeen verdeeld zou zijn,

zou dit betekenen dat er een warmteoverschot zou ontstaan in het vlamfront. Het vlamfront zou

hierdoor verbreden zonder een significant temperatuursverschil. Een perfect homogene brand-

stofverdeling heeft met andere woorden een verspilling van brandstof tot gevolg.

Via een gestimuleerde brandstofsegregatie probeert men dit effect te compenseren. Bij het pel-

letiseren gaan de fijne materiedeeltjes (vooral brandstof en kalksteen) kleven aan de grovere

deeltjes (het ijzererts). Hoe kleiner de grove korrel, hoe groter het specifiek oppervlak (de ver-

houding oppervlakte/volume), dus hoe meer fijne deeltjes in verhouding kunnen vastkleven. Bij

het afrollen van de korrels op de afstrijkplaat zullen de grove korrels onderaan de laag terechtko-

men. Hierdoor zit er dus minder brandstof onderaan de lading en verkleint het warmteoverschot

in het vlamfront.


laaghoogte

% koolstof in mengselmediaan mengsel (mm)

3 2 1 3 3,5 4

Figuur 2.3: Proefondervindelijk vastgestelde segregatieverschijnselen

Ondanks de segregatie ontstaat er nog een warmteoverschot in het vlamfront, dat vergroot

naarmate het vlamfront omlaag beweegt. Op figuur 2.1 is dit waar te nemen als een verbreding

en een neerwaartse afbuiging van het vlamfront.


2.3 Transformaties

Tijdens het sinterproces treden er allerlei chemische transformaties op, die allemaal een invloed

uitoefenen op de geproduceerde sinter. De belangrijkste transformaties hebben betrekking op

de ijzerinhoud van de sinter. Daarnaast zijn er ook andere stoffen die een rol spelen. Het

kalkgehalte van de fijnbedding en de uiteindelijke sinterlading heeft een grote invloed op het

proces. Uiteindelijk bevat het sintermengsel nog allerlei onzuiverheden, zoals oxiden van andere

metalen (Al2O3, MgO, MnO).

2.3.1 De ijzerinhoud

Het ijzer komt binnen in het productieproces via het ijzererts en de recuperatiestoffen in de

fijnbedding. Het beddingmengsel bevat gemiddeld ±57% ijzer, voornamelijk onder de vorm van

Fe2O3 (hematiet), Fe3O4 (magnetiet) en FeO (wustiet), maar ook onder de vorm van calcium-

ferraten en ijzersilicaten.

Hoewel het grootste deel van de ijzerreductie in de hoogovens gebeurt, wordt het ijzererts bij het

sinteren al gedeeltelijk gereduceerd. In het vlamfront wordt een deel van het hematiet omgezet

naar het sterkere magnetiet of zelfs tot wustiet, wat zorgt voor de verbeterde sterkte van de

sinter ten opzichte van ijzererts. Na het voorbijtrekken van het vlamfront wordt de sinter weer

afgekoeld door de aangezogen, zuurstofrijke omgevingslucht, waardoor het materiaal gedeeltelijk

heroxideert. De graad van de uiteindelijke reductie hangt af van de breedte en snelheid van het

vlamfront en kan gemeten worden met een permagnag-toestel. Een deel van de geproduceerde

sinter wordt door dit toestel geleid, waarin de magnetische permeabiliteit ervan wordt gemeten.

Aangezien de relatieve permeabiliteit van wustiet (3,9.106) en magnetiet (106 - 5,7.106) veel

hoger ligt dan die van hematiet (500 - 40000) [3], kan zo gemakkelijk op ieder moment een beeld

verkregen worden van de fasensamenstelling, zonder een monster te moeten analyseren.

2.3.2 Het kalkgehalte

Er zit al een hoeveelheid kalk in de fijnbedding (±5,3%), maar het grootste deel wordt pas bij de

dosering van het sintermengsel toegevoegd. De hoofdreden is dat op deze manier de basiciteit

van de sinter snel kan worden aangepast aan de wensen van de hoogovens.

Tijdens het sinterproces ontbindt de kalk en worden onder andere calciumferraten (FexOy.CaO)

gevormd. Deze zijn gewenst voor de mechanische sterkte van de sinter. Daarnaast heeft de kalk

ook een bindende werking, zowel bij het pelletiseren als bij het sinteren zelf.


2.3.3 Onzuiverheden

Het is van belang oxiden van andere metalen in het ijzererts zoveel mogelijk te beperken, omdat

die zorgen voor een lagere koudsterkte en warmsterkte van de sinter (zie respectievelijk 3.1.5.1

en 3.1.5.2) [4].

Hoofdstuk 3

Verwerking van experimentele

gegevens

3.1 Relevante parameters

Om een goed inzicht te krijgen in de vorming en invloed van de krimpscheuren is het nuttig een

aantal belangrijke productieparameters en andere gegevens in verband met het productieproces

te onderzoeken [5]. Er zijn natuurlijk parameters die men doelbewust samen laat varieren aan de

hand van bepaalde vuistregels. Bij het veranderen van de laaghoogte van de sinterkoek worden

bijvoorbeeld de hoeveelheden van de verschillende grondstoffen automatisch mee aangepast. An-

derzijds zijn er grootheden, zoals de scheuroppervlakte, die beınvloed worden door de ingestelde

productieparameters. Deze verbanden kunnen, indien significant, al worden teruggevonden via

een eenvoudige statistische analyse.

Hierna worden de relevante parameters opgelijst en kort toegelicht.

3.1.1 Grondstoffen

3.1.1.1 Fijnbedding

De fijnbedding bestaat uit ongeveer 83% ijzererts, 12% toeslagstoffen en 5% recuperatiepro-

ducten. De toeslagstoffen zijn voornamelijk smeltmiddelen (kalk), die van belang zijn voor de

vorming en evacuatie van de slakken in de hoogovens. De recuperatieproducten zijn alle afval-

producten van de hele staalfabriek, die nog resten ijzer of koolstof bevatten: slakken, oxiden,

stof uit de ontstoffingsinstallaties.

16

HOOFDSTUK 3. VERWERKING VAN EXPERIMENTELE GEGEVENS 17

Iedere fijnbedding wordt zo gevormd dat het resulterende beddingmengsel zo homogeen mogelijk

is. De samenstelling is dus constant voor eenzelfde fijnbedding en varieert slechts weinig bij het

overschakelen tussen beddingen. Toch is het nuttig de invloed hiervan grondiger te bestude-

ren. Aan de hand van de chemische analyses van iedere bedding kunnen volgende parameters

onderzocht worden:

• het totale ijzergehalte, dat een maat is voor de hoeveelheid staal die hieruit kan geprodu-

ceerd worden

• het percentage Fe++

• de gehaltes aan CaO, SiO2, MgO, Al2O3 en MnO

3.1.1.2 Cokesgruis

Zoals al eerder werd aangehaald, worden de gebruikte cokes op de site zelf geproduceerd, waar-

door de kwaliteit ervan goed te controleren is. Deze kwaliteit omvat twee aspecten: de chemische

en de fysische kwaliteit.

De eisen voor de chemische kwaliteit worden in de eerste plaats afgestemd op de behoeften van

de hoogovens, die de grootste afnemers van cokes zijn. De cokes van ArcelorMittal Gent bevat-

ten ongeveer 85% koolstof, 10% as en daarnaast nog kleine hoeveelheden vluchtige bestanddelen

(alle stoffen die ontsnappen als gas of damp onder 950◦C, de waterdamp niet meegerekend) en

zwavel. Door zijn inert karakter heeft de as een vermindering aan mechanische sterkte als effect,

wat er bij het malen voor zorgt dat de fijnste fractie, deze voor de sinterfabrieken, meer as bevat

(±11%).

De fysische kwaliteit wordt vooral bepaald door de granulometrie van de sinter. Hierbij is het

belangrijk dat de korrelgrootte onder een bepaalde waarde blijft. Door het feit dat de brand-

stof slechts in een kleine verhouding aanwezig is in het sintermengsel, zorgen te grote korrels

(groter dan 3mm) voor een heterogeniteit. De brandstof is niet langer gelijkmatig verdeeld over

de lading, maar geconcentreerd in de afzonderlijke korrels. Ook zullen de grote korrels afrollen

naar de onderlaag bij het laden van de ketting. Het gewenste segregatie-effect (zie 2.2) wordt

hierdoor ongedaan gemaakt.


De spreiding op de korrelgrootte mag ook niet te groot worden. Aangezien kleine brandstof-

korrels sneller branden dan grote, zal een grotere variatie een verbreding van het vlamfront

veroorzaken, wat het proces negatief beınvloedt en het bepalen van het doorbrandpunt bemoei-

lijkt.

Naast de granulometrie speelt de vochtigheid ook een rol. De dosering van de brandstof gebeurt

via een gewichtsmeting. Als men een constant gewicht instelt, betekent dit dat een varierend

vochtgehalte zorgt voor een varierend droog brandstofgehalte in het mengsel. Doordat het

vochtgehalte in de praktijk snel kan schommelen met 1 a 2%, is het moeilijk het brandstofge-

halte correct bij te regelen. Dit wordt opgelost door het vochtgehalte van de brandstof continu

te meten met een radioactieve sonde en de brandstof te doseren uit meerdere bunkers. Door

de vochtmeting terug te koppelen kan het brandstofdebiet continu worden bijgestuurd en de

combinatie van meerdere bunkers zorgt voor een gedeeltelijke compensatie van de stochastische

schommelingen in het vochtgehalte.

In de praktijk stelt men nog de eis dat het vochtgehalte van de brandstof niet boven de 12%

mag gaan, omdat het zich dan slecht verdeelt in het mengsel en zich m.a.w. gedraagt als grove

brandstof.

De belangrijkste parameters van het cokesgruis zijn dus:

• de percentages onzuiverheden (vluchtige bestanddelen, as en zwavel)

• de granulometrische verdeling

• het vochtgehalte: via vochtmetingen wordt hiermee bij de regeling al rekening gehouden,

de invloed hiervan wordt dus al gecompenseerd voor het mengen van de lading

3.1.1.3 Antraciet

Vroeger werden enkel cokes gebruikt als brandstof in de sinterfabrieken. Aangezien de cokes-

fabriek een beperkte capaciteit heeft, moest er altijd een deel aangekocht worden. Het wordt

echter steeds lastiger om cokes aan te kopen met een voldoende laag zwavelgehalte. Om toch te

kunnen voldoen aan de emissienormen, is men overgestapt op antraciet als bijkomende brand-

stof, aangezien dat gemakkelijker verkrijgbaar is met een laag zwavelgehalte.

Voor de antraciet gelden dezelfde eisen als voor het cokesgruis, met als groot verschil dat, door-

dat het wordt aangekocht, de samenstelling ervan moeilijker te controleren is. Het aangekochte

antraciet heeft ongeveer hetzelfde koolstofgehalte als de cokes en meer vluchtige bestanddelen.


Het as- en zwavelgehalte zijn ongeveer gelijk, alleen zit er bij het antraciet meer spreiding op.

Voor het antraciet zijn de belangrijkste grootheden dus dezelfde als voor het cokesgruis:

• de percentages onzuiverheden (vluchtige bestanddelen, as en zwavel)

• de granulometrische verdeling

• het vochtgehalte: het effect hiervan wordt ook bij het antraciet al gecompenseerd

3.1.1.4 Kalksteen

Aan het sintermengsel wordt kalk toegevoegd onder de vorm van gemalen kalksteen en onge-

bluste poederkalk. De dosering gebeurt volgens de behoeftes van de hoogovens.

In het sinterproces heeft dit als effect dat de smelt in het vlamfront basischer is. Daardoor

worden de ijzeroxiden feller aangetast en ontstaan er verbindingen met CaO, zoals silicaten

(SiO2.CaO) en ferraten (FexOy.CaO), die zorgen voor een goede mechanische sterkte.

De ongebluste kalk wordt in de eerste plaats toegevoegd voor zijn positief effect op de produc-

tiviteit. De doorlaatbaarheid van de sinterlading verbetert door:

• de bindende werking van het poederkalk bij het pelletiseren, waardoor de permeabiliteit

voor het sinteren stijgt

• de bindende werking op de sinterketting zelf, waardoor er minder krimpscheuren optreden

• een vermindering van de CO2 in de rookgassen (afkomstig van de ontbinding van kalk-

steen), waardoor de stromingsweerstand vermindert

• het vochtopslorpend karakter van ongebluste kalk dat moddervorming tegengaat

Daarnaast stijgt de snelheid van het vlamfront door de betere pelletisatie en het kleinere vocht-

gehalte.

De bijkomende voordelen van poederkalk zijn:

• de ultrafijne poederkalk wordt gemakkelijker opgenomen in de smelt dan de kalksteen,

waardoor de effecten van de kalksteen nog versterkt worden

• door de vermindering in scheuren daalt het verbruik van de bakventilator


3.1.2 Productieparameters

3.1.2.1 Sintersamenstelling

Het fijnbeddingmengsel vormt het hoofdbestanddeel van de sinterlading. Daarnaast wordt er

brandstof, kalk en een gedeelte fijnsinter toegevoegd. De samenstelling van het sintermengsel

is wellicht een van de grootste invloedsfactoren op het proces. Vandaar worden de percentages

van de verschillende grondstoffen in het sintermengsel verder onderzocht:

• fijnbedding: gemiddeld 68%

• brandstof: gemiddeld 1% cokesgruis en 2,5% antraciet

• fijnsinter: gemiddeld 25%

• kalk: gemiddeld 2,5% kalksteen en 1% poederkalk

3.1.2.2 Vochtgehalte

Het totale vochtgehalte van het sintermengsel heeft ook een invloed op het sinterproces. Een

te hoog vochtgehalte zorgt voor een verminderde doorlaatbaarheid van de sinterkoek, doordat

de fijne deeltjes afspoelen en de openingen opvullen. Aan de andere kant zorgt een te laag

vochtgehalte voor een slechte pelletisatie, doordat de fijne bestanddelen niet goed hechten aan

de grovere. Ook nu verstoppen de losse fijne bestanddelen de porositeiten. Er bestaat met an-

dere woorden een optimaal vochtgehalte om een maximale doordringbaarheid te bekomen. Dit

percentage ligt rond de 7,8%.

De vochtinhoud van het sintermengsel zorgt ook voor een probleem bij het bakproces. Boven

en in het vlamfront is al het water verdampt. De verbrandingslucht voert de gevormde water-

damp mee door de onderste laag, waar een gedeelte weer zal condenseren door afkoeling van de

verbrandingslucht. Op die manier kan het lokale vochtgehalte onderaan de sinterketting 2 a 3%

stijgen. Dit zorgt opnieuw voor de vorming van een modderachtig mengsel wat de doorlaatbaar-

heid verslechtert. Dit effect kan weliswaar enigzins tegengewerkt worden door de fijnsinter zo

warm mogelijk toe te voegen, wat zorgt voor minder condensatie.

Wat men in de praktijk doet, is de wenswaarde voor het vochtgehalte verlagen tot ±6%. Hier-

door loopt het lokale vochtgehalte minder hoog op en kan men besparen op brandstof, aangezien

minder warmte moet worden toegevoegd om het mengsel te drogen. Om deze wenswaarde te

bereiken wordt voor iedere grondstof een vochtmeting gedaan (ofwel continu, ofwel eenmaal per

ploeg) en wordt de gepaste hoeveelheid water toegevoegd in de pelleteertrommel.


3.1.2.3 Laaghoogte

De laaghoogte van de sinterlading kan gevarieerd worden om de productiecapaciteit van de

sinterfabriek te wijzigen. Enerzijds heeft het vlamfront bij een grotere laaghoogte meer tijd

nodig om de onderkant van de sinterlaag te bereiken. De sinterketting zal met andere woorden

trager moeten draaien. Anderzijds zorgt het progressief stijgend karakter van de snelheid van

het vlamfront in functie van de bandlengte (zie 2.2) ervoor dat de sinterduur niet evenredig

toeneemt met de laaghoogte. De productiviteit zal dus toenemen bij grotere laaghoogtes.

Bij het verhogen van de mengsellaag moet het brandstofgehalte verminderd worden, omdat

• de dikkere laag fungeert als isolatie, waardoor de warmte-overdracht verbetert en er dus

minder warmte moet toegevoegd worden;

• het vlamfront een grotere weg moet afleggen en dus meer tijd heeft om te verbreden.

Om de productiecapaciteit nog verder op te kunnen drijven, wordt op SIN2 gebruik gemaakt van

verticale staven. Dit zijn lange metalen staven die vast bevestigd zijn en in het sintermengsel

worden geduwd tussen het laden en de ontstekingsoven. Als de sinterketting voortbeweegt,

trekken deze staven groeven in het mengsel, waardoor de warmte-overdracht tijdens het sinteren

verbetert en het vlamfront sneller omlaag beweegt. Hierdoor kan de productiecapaciteit tot 15%

worden verhoogd.

Er bestaan ook systemen die hetzelfde effect pogen te verwezenlijken door middel van platen, die

in de langsrichting op de sinterwagens geplaatst worden [6]. Het principe hierachter is hetzelfde

als dat van de verticale staven.

3.1.2.4 Ontsteking

Nadat de roosterlaag en het sintermengsel geladen zijn op de sinterketting, wordt de bovenste

laag ontstoken in de oven. Deze wordt gevoed met cokesgas en de temperatuur wordt geregeld

door het gas- en luchtdebiet aan te passen. Een te lage oventemperatuur zorgt voor een slechte

ontsteking binnen de oven. Voor een werkende sinterketting betekent dit dat het mengsel moet

ontstoken worden door het reeds ontstoken materiaal voorbij de oven. Hierdoor komt het vlam-

front maar traag op gang (zie fig 3.1) en wordt niet het hele roosteroppervlak benut voor het

bakken. Er kunnen zelfs zones ontstaan die niet gebakken zijn, wat de productiviteit zeker niet

ten goede komt.


mengsel

sinter

goede ontsteking

mengsel

sinter

te zwakke ontsteking

Figuur 3.1: Het effect van een slechte ontsteking op het sinterproces

Als de oventemperatuur daarentegen te hoog is, zal de bovenste laag sinter volledig samensmel-

ten, waardoor de doorlaatbaarheid verlaagt. Hierdoor daalt niet alleen de productiviteit van de

sinterfabriek, maar wordt ook sinter geproduceerd die niet de gewenste porositeit heeft voor de

hoogovens.

3.1.3 Krimpscheuren

Tijdens het sinterproces verdampt het water uit het sintermengsel en worden de ertsdeeltjes aan

elkaar gesinterd. Dit zorgt voor een verdichting van het materiaal en dus onvermijdelijk ook

voor krimpscheuren. Doordat het vlamfront neerwaarts door de laag trekt, ontstaan de scheuren

aan het oppervlak en groeien deze geleidelijk doorheen het materiaal. De scheurafmetingen zijn

dus het grootst aan het oppervlak.

Hierop gebaseerd werd een scheurdetectiesysteem ontworpen [2] dat aan de hand van een foto

van het oppervlak kan bepalen welke scheuren zich in beeld bevinden en wat de afmetingen

ervan zijn. De scheuren zijn onder te verdelen in langsscheuren, volgens de bewegingsrichting

van de sinterketting, en dwarsscheuren, loodrecht daarop. Om de foto’s gemakkelijk te kunnen

vergelijken, maak ik gebruik van drie eenvoudige grootheden:

• de gemiddelde scheurbreedte

• de relatieve scheurlengte: de totale scheurlengte op de foto, gedeeld door de lengte van het

onderzochte stuk sinterkoek

• de relatieve scheuroppervlakte: de totale scheuroppervlakte op de foto, gedeeld door de

oppervlakte van het onderzochte stuk sinterkoek


Deze drie grootheden kunnen berekend worden voor de langs- en dwarsscheuren afzonderlijk of

voor alle scheuren samen. In paragraaf 3.2 wordt onderzocht hoeveel deze gegevens varieren

binnen een werkingstoestand en of de totale variatie voldoende is om de verschillende werkings-

toestanden te kunnen onderscheiden.

Naast de scheuren heeft de krimp ook als gevolg dat de zijwanden van de sinterkoek loskomen

van de zijkanten van de sinterwagens. Deze openingen hebben hetzelfde effect als de scheuren,

maar zijn moeilijker op te volgen. Recent werd echter een systeem uitgedacht om de effecten

van dit loskomen aan de wanden te verminderen. Door langwerpige metalen platen te monteren

onder de plaatsen waar deze openingen optreden, met andere woorden aan de zijkanten van de

roosterwagens, kan belet worden dat er te veel lucht ontsnapt. Voorlopig zijn er platen besteld

om een tiental roosterwagens mee uit te rusten. Indien blijkt dat dit systeem voldoende effect

heeft, zullen de overige wagens ook voorzien worden van platen.

3.1.4 Productiviteit

3.1.4.1 Uurproductie

Aan de hand van het debiet van de sinter dat naar de hoogovens wordt afgevoerd, kan men

eenvoudig de uurproductie van de sinterfabrieken bepalen. Logischerwijs is dit de beste indicatie

voor de productiviteit.

3.1.4.2 Snelheid van het vlamfront

De snelheid waarmee het vlamfront door de sinterlading omlaag trekt, is een duidelijke maat

voor de efficientie van het sinterproces. Deze parameter is niet rechtstreeks terug te vinden in de

database, maar kan berekend worden uit enkele andere parameters. Men regelt de snelheid van

de sinterketting zo af, dat het doorbrandpunt op een vaste afstand van het einde van de ketting

blijft. In de tijd die de sinter erover doet om van de ontstekingsoven naar het doorbrandpunt te

verplaatsen, is het vlamfront door de volledige laaghoogte getrokken. Met andere woorden: de

snelheid van het vlamfront is te berekenen als:

vvf =v ×H

xdbp(3.1)

met xdbp de positie van het doorbrandpunt, gemeten vanaf de eerste windkast.


3.1.5 Sinterkwaliteit

Met de kwaliteit van de geproduceerde sinter wordt de mate bedoeld waarin de sinter geschikt

is om in te zetten in de hoogovens.

• De permeabiliteit van de sinter moet voldoende hoog zijn voor een goede doorstroming en

een groot reactie-oppervlak, waardoor het brandstofverbruik afneemt en de ijzererts beter

wordt gereduceerd.

• De sinter mag niet te veel fijne deeltjes bevatten, aangezien die door de hoogoven worden

uitgestoten en moeten worden afgezeefd in het gasreinigingssysteem.

• Daarnaast moet de granulometrie van de sinter tussen nauwe grenzen liggen om segregatie

bij het laden van de hoogovens te beperken.

• Ze moet voldoende sterk zijn, zowel in koude als warme omstandigheden om het gewicht

van de hoogovenlading te kunnen blijven dragen.

3.1.5.1 ISO-test

De ISO-test is een trommeltest waarbij de mechanische weerstand van de sinter in koude omstan-

digheden wordt nagegaan aan de hand van de korrelgrootteverdeling. De proef wordt uitgevoerd

volgens de norm ISO-3271. Van de sinter, die naar de hoogovens gaat, wordt ±15 kg afgezeefd

met een korrelgrootte van 10-40 mm. Vervolgens wordt dit monster in een trommel geladen en

wordt de trommel geroteerd. Na 200 toeren wordt het monster zorgvuldig ontladen en afgezeefd

in drie fracties: >6,3 mm, 0,5-6,3 mm en <0,5 mm.

De fijnste en grofste fracties zijn respectievelijk een maat voor de abrasie en de cohesie van de

sinter. Voor het hoogovenproces is het belangrijk het vrijgekomen ”stof”, met andere woorden

de fijnste fractie, te beperken.

3.1.5.2 LTB-test

De LTB-test (Low Temperature Breakdown) is ontwikkeld door het CRM (Centre for Research

in Metallurgy) en heeft als doel het bepalen van de abrasieweerstand van de sinter onder een re-

ducerende atmosfeer (20% CO, 20% CO2, 60% N2) en verhoogde temperatuur (520◦C). Hiermee

worden de werkingsomstandigheden in de hoogovens nagebootst.


Voor deze proef wordt na de ISO-test ±500 g sinter, met een granulometrie van 10-16 mm,

afgewogen en in een reactor gebracht. Vervolgens wordt het monster opgewarmd terwijl de

reactor roteert en doorstroomd wordt met het reducerend gasmengsel. Na een vaste tijd wordt

het monster weer afgekoeld en afgezeefd in drie fracties: >6,3 mm, 0,5-6,3 mm en <0,5 mm.

Voor het hoogovenproces is vooral de fijnste fractie van belang. Waarden >20% zijn nefast voor

de gang van de hoogoven. Het beperken van dit ”stof”, dat vrijkomt tijdens de hoogovenwerking,

is de belangrijkste eis voor de sinterkwaliteit [7].

3.1.5.3 Granulometrie van de sinter

Voor het hoogovenproces is het belangrijk zo weinig mogelijk fijne deeltjes te hebben, dus is

het logisch dat de sinter waarvan wordt vertrokken ook aan bepaalde normen moet voldoen.

Hiervoor wordt de sinterfractie <5 mm opgevolgd.

Daarnaast is ook de spreiding van de korrelgrootte belangrijk. Terwijl bij het laden van de

sinterketting segregatie aanmoedigd wordt, is dit bij het laden van de hoogovens ongewenst.

Hiervoor moeten ook de grofste sinterfracties beperkt blijven.

3.1.5.4 Basiciteitsindex

Zoals eerder al vermeld, wordt er in het sintermengsel een gedeelte kalk toegevoegd en wordt dit

gedoseerd volgens de behoeften van de hoogovens. Dit gebeurt op basis van een basiciteitsindex

I2 (de verhouding van de fracties CaO en SiO2 in het mengsel), die normaal rond 1,5 ligt.

3.1.5.5 Fasenanalyse

Tijdens het sinterproces treedt al een gedeeltelijke reductie van het ijzererts in het mengsel op.

Het magnetiet, dat daarbij ontstaat, zorgt voor een betere sterkte van de sinter, maar is moeilij-

ker om verder te reduceren dan hematiet. Er is met andere woorden een optimale reductiegraad

voor de sinter. Om een exact beeld te krijgen van welke fasen in de sinter voorkomen wordt

eens per dag een sintermonster genomen en wordt hiervan de fasensamenstelling onderzocht.

Daarnaast wordt voor een continue opvolging gebruik gemaakt van de permagnag-metingen (zie

2.3).


3.1.5.6 Samenvatting

Samengevat geven volgende grootheden een zicht op de kwaliteit van de sinter:

• de LTB-test: vooral de fijnste fractie is van belang, deze moet onder 15,5% blijven

• de ISO-test: ook hier telt vooral de fijnste fractie, deze moet onder 6% blijven

• de granulometrie van de sinter: zowel de fijnste als de grofste fractie moeten zo klein

mogelijk blijven

• de basiciteitsindex: deze moet vooral goed de richtwaarde volgen

• de fasen in de sinter: de permagnag-waarde van de sinter moet optimaal zijn (±38%)


Tabel 3.1: Overzicht van de relevante grootheden

grootheid symbool

grondstoffen

totaal ijzergehalte van de fijnbedding ψb,Fetot

gehalte Fe2+ in de fijnbedding ψb,Fe2+

gehalte MgO in de fijnbedding ψb,MgO

gehalte MnO in de fijnbedding ψb,MnO

gehalte Al2O3 in de fijnbedding ψb,Al2O3

gehalte CaO in de fijnbedding ψb,CaO

gehalte SiO2 in de fijnbedding ψb,SiO2

gehalte vluchtige bestanddelen in de cokes ψc,vb

gehalte as in de cokes ψc,as

gehalte zwavel in de cokes ψc,S

mediaan van het cokesgruis Mc

gehalte vluchtige bestanddelen in de antraciet ψa,vb

gehalte as in de antraciet ψa,as

gehalte zwavel in de antraciet ψa,S

mediaan van de antraciet Ma

productieparameters

percentage fijnbedding φb

percentage fijnsinter φf

percentage brandstof (cokes en antraciet) φbr

percentage cokes φc

percentage antraciet φa

percentage kalk (kalksteen en poederkalk) φk

percentage kalksteen φks

percentage poederkalk φkp

vochtgehalte van de sinterlading φv

laaghoogte H

diepte van de verticale staven zvs

oventemperatuur To


grootheid symbool

krimpscheuren

gemiddelde scheurbreedte langsscheuren bc,l

gemiddelde scheurbreedte dwarsscheuren bc,d

totale gemiddelde scheurbreedte bc

relatieve scheurlengte langsscheuren lc,l,rel

relatieve scheurlengte dwarsscheuren lc,d,rel

totale relatieve scheurlengte lc,rel

relatieve scheuroppervlakte langsscheuren Ac,l,rel

relatieve scheuroppervlakte dwarsscheuren Ac,d,rel

totale relatieve scheuroppervlakte Ac,rel

productiviteit

uurproductie mu

snelheid van het vlamfront vvf

sinterkwaliteit

fractie <0,5 mm uit de LTB-test LTB0−0,5

fractie <0,5 mm uit de ISO-test ISO0−0,5

sinterfractie <5 mm G0−5

sinterfractie >40 mm G40+

basiciteitsindex I2

permagnag-waarde P


3.2 Consistentie van de scheurgegevens

De scheurgegevens, gebruikt in de analyses, zijn gegenereerd door de digitale verwerking van

foto’s van de sinterketting. Om uit deze gegevens besluiten te kunnen trekken, moeten ze

voldoen aan twee voorwaarden.

• De gegevens worden afgeleid uit foto’s van het einde van de sinterketting, maar moeten

ook representatief zijn voor de hele sinterketting.

• Bij werking onder een vast productieregime moet de spreiding op de berekende grootheden

voldoende klein blijven ten opzichte van hun totale werkingsgebied.

Aan de eerste voorwaarde is eenvoudig te voldoen, aangezien het productieproces onder normale

omstandigheden slechts geleidelijk wijzigt bij een verandering van een parameter. In sommige

gevallen kan het wel zijn dat een parameter een plotse wijziging ondergaat. Bij een regenbui

bijvoorbeeld zal het vochtgehalte van de fijnbedding plots stijgen, maar dit geeft geen proble-

men, doordat het vochtgehalte continu wordt opgemeten en gecompenseerd in de vochtregeling.

Andere parameters, zoals de laaghoogte en het percentage poederkalk, zorgen wel voor een over-

gangseffect in het sinterproces. De foto’s die op deze ogenblikken genomen zijn, mogen met

andere woorden niet gebruikt worden om verbanden te zoeken. Om ook meer geleidelijke ver-

anderingen op te vangen is de timing bij het verzamelen van gegevens bij een bepaalde foto

zeer belangrijk. De vertragingen tussen de dosering, het sinteren en het afwerken van de sinter

moeten hiervoor goed geschat worden.

Voor de tweede voorwaarde moeten de variaties van de scheurgegevens binnen eenzelfde produc-

tieregime vergeleken worden met de uiterste waarden die deze parameters kunnen aannemen.

Aan de hand van een reeks foto’s, die kort na elkaar werden genomen, kunnen deze variaties

bepaald worden binnen een productieregime. Voor beide sinterfabrieken werden op 4 maart

2008 40 foto’s genomen, over een tijdsspanne van 20 minuten. De waargenomen spreidingen

zijn weergegeven in onderstaande grafieken, samen met de uiterste waarden die de grootheden

tijdens de onderzochte periode (23 juli 2007 t.e.m. 29 april 2008) hebben aangenomen.


0

2

4

6

8

10

12

langs dwars totaal langs dwars totaal

type scheuren

gem

idd

eld

e s

ch

eu

rbre

ed

te (

cm

)

Totale spreiding Spreiding binnen regime

SIN1 SIN2

0

2

4

6

8

10

12


type scheuren

rela

tieve s

ch

eu

rlen

gte

(-)


SIN1 SIN2

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07


type scheuren

rela

tieve s

ch

eu

rop

perv

lakte

(-)


SIN1 SIN2

Figuur 3.2: Spreidingsintervallen scheurgegevens


In de grafieken is duidelijk te zien dat de waarden een redelijke spreiding vertonen binnen een

regime. Het feit dat er zoveel spreiding op de waarden zit, is deels te wijten aan het proces

zelf en deels aan de digitale verwerking van de foto’s. Bij het voortschrijden van de sinterkoek

zullen er stukken zijn met meer scheuren en stukken met minder scheuren. Een verschil van

een minuut tussen twee foto’s kan dus al voor een verschillend beeld zorgen. Het feit dat niet

alle foto’s even scherp zijn en dat een fractie van de scheuren niet goed herkend wordt bij het

verwerken, zorgt natuurlijk ook voor een extra onnauwkeurigheid.

Ondanks de grote spreiding binnen een regime is het totale werkingsgebied groot genoeg om

verschillen tussen werkingspunten waar te kunnen nemen. Om de scheurgegevens te kunnen

correleren aan andere grootheden zal er wel gezorgd moeten worden voor een voldoende aantal

foto’s.

Om deze thesis niet te zwaar te beladen met tabellen en grafieken worden verder enkel de totale

scheurgegevens beschouwd. Dit is gerechtvaardigd door het feit dat de richting van de scheur

geen invloed heeft op de doorstroming van de rookgassen en het sinterproces.

Hoofdstuk 4

Correlaties

Via deze studie is het in de eerste plaats de bedoeling verbanden tussen verschillende parameters

vast te leggen. De beste manier om dit te verwezenlijken is eerst te zoeken naar eenvoudige

correlaties tussen de variabelen. Hierbij moet in het achterhoofd gehouden worden dat een

sterke correlatie niet altijd duidt op een sterk effect binnen het proces. Enerzijds kan het toeval

ervoor zorgen dat geheel onafhankelijke variabelen een sterke correlatie lijken te hebben. Er

moet op gelet worden dat er uit deze verbanden geen besluiten worden getrokken. Anderzijds

kunnen sterke effecten over het hoofd gezien worden, doordat het effect verwaarloosbaar is ten

opzichte van een ander effect of doordat het werkingsgebied van de parameter in kwestie zeer

klein is.

De parameters die in tabel 3.1 zijn opgesomd, zullen nu gecorreleerd worden, aan de hand

van verzamelde gegevens over de periode van juli 2007 t.e.m. mei 2008. Hierbij worden een

aantal correlaties niet onderzocht, omdat ze triviaal zijn of enkel op toeval kunnen gebaseerd

zijn. In hoofdstuk 5 zal daarna, aan de hand van de gevonden correlaties, gepoogd worden de

onderliggende verbanden bloot te leggen.

Grondstoffen &

productieparameters

Productiviteit &

sinterkwaliteit

Scheurvorming

Figuur 4.1: Te onderzoeken verbanden

Voor de correlatiecoefficienten moet rekening gehouden worden met de grote spreiding op de

scheurgegevens. Met andere woorden, een zelfde correlatiecoeficient zal duiden op een sterker

verband als een van beide parameters scheurgerelateerd is.

32

HOOFDSTUK 4. CORRELATIES 33

4.1 Invloeden op de scheurvorming

De factoren die een rol kunnen spelen voor de scheurvorming zijn:

• de gebruikte grondstoffen

• de ingestelde productieparameters

4.1.1 De fijnbedding

Aangezien het beddingmengsel het hoofdbestanddeel van de sinterlading is, is het logisch als

eerste invloed de chemische samenstelling van de fijnbedding te onderzoeken. De belangrijkste

componenten die daarbij bekeken worden, zijn Fetot, Fe2+, CaO, SiO2, Al2O3, MgO en MnO.

De laatste vier uit dit rijtje zijn te verwaarlozen, aangezien die zeer weinig varieren tussen de

verschillende beddingen (zie figuur 4.2). Bij de overige drie valt duidelijk een trend op in figuur

4.3. Het totale ijzergehalte neemt toe in de tijd, terwijl de percentages ijzeroxide en ongebluste

kalk afnemen.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

210 215 220 225 230 235 240 245 250

beddingnummer

pe

rce

nta

ge

s M

nO

, A

l 2O

3 e

n

Mg

O (

%)

0

1

2

3

4

5

6

pe

rce

nta

ge

SiO

2 (

%)

MnO Al2O3 MgO SiO2

Figuur 4.2: Verwaarloosbare componenten in de fijnbedding


45

47

49

51

53

55

57

59

210 215 220 225 230 235 240 245 250

beddingnummer

pe

rce

nta

ge

Fe

(%

)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

pe

rce

nta

ge

s F

e2+ e

n C

aO

(%

)

Fetot Fe2+ CaO

Figuur 4.3: Varierende componenten in de fijnbedding

Als we deze trends nu vergelijken met de scheurgegevens in beide sinterfabrieken (zie figuur

4.4), merken we dat de gemiddelde scheurbreedte niet merkbaar verandert, maar dat de rela-

tieve scheurlengte en -oppervlakte wel een trend vertonen. Bij SIN1 dalen de beide grootheden

licht, terwijl ze bij SIN2 licht stijgen. Aangezien dat de beddingsamenstelling gelijk is voor beide

sinterfabrieken, is het onwaarschijnlijk dat dit een bepalende parameter is voor de scheurafme-

tingen.

In onderstaande tabel zijn de bijhorende correlatiecoefficienten weergegeven. Daaruit blijkt dat

alle correlaties redelijk zwak zijn, maar dat ze wel gelijkaardig zijn voor beide sinterfabrieken.

Dit bevestigt de veronderstelling dat de beddingsamenstelling weinig invloed heeft op de scheur-

vorming.

Tabel 4.1: Correlaties tussen de beddingsamenstelling en de scheurvorming

SIN1 SIN2

bc lc,rel Ac,rel bc lc,rel Ac,rel

ψb,Fetot 0,0763 -0,0860 -0,0378 0,1259 -0,0848 -0,0198

ψb,Fe2+ 0,0810 -0,0609 -0,0256 0,1028 -0,0226 0,0175

ψb,CaO -0,0677 0,0995 0,0569 -0,0482 0,1752 0,1334


0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

23/07/2007 11/09/2007 31/10/2007 20/12/2007 08/02/2008 29/03/2008

datum

bc S

IN1

(m

)

-0.03

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

bc S

IN2

(m

)

SIN1 SIN2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

23/07/2007 11/09/2007 31/10/2007 20/12/2007 08/02/2008 29/03/2008

datum

l c,r

el S

IN1

(-)

-7

-5

-3

-1

1

3

5

7

9

11

l c,r

el S

IN2

(-)

SIN1 SIN2

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

23/07/2007 11/09/2007 31/10/2007 20/12/2007 08/02/2008 29/03/2008

datum

Ac,r

el S

IN1

(-)

-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

Ac,r

el S

IN2

(-)

SIN1 SIN2

Figuur 4.4: De trends in de scheurafmetingen


4.1.2 De brandstof

Een tweede component die een invloed kan hebben op de scheurvorming is de toegevoegde

brandstof. Eenmaal per ploeg wordt een monster genomen van de antraciet en het cokesgruis.

Zoals eerder al gezegd, is het koolstofgehalte van beide brandstoffen ongeveer gelijk en redelijk

constant. Wat wel een rol kan spelen in de scheurvorming, zijn de granulometrie van de brandstof

en de onzuiverheden die erin zitten, met name de vluchtige bestanddelen, de as en de zwavel.

Een snelle blik op de correlatiecoefficienten met betrekking tot de granulometrie leert ons dat

de invloed hiervan zeer klein is. De mediaan van de antraciet heeft een negatieve invloed op alle

scheurafmetingen en kan eventueel wel als lichte invloed beschouwd worden.

Tabel 4.2: Correlaties tussen de brandstofgranulometrie en de scheurvorming

SIN1 SIN2


Ma -0,0711 -0,0195 -0,0584 -0,0569 -0,0860 -0,1237

Mc 0,0197 -0,0758 -0,0543 0,0681 -0,0092 0,0229

Wat de onzuiverheden betreft, zijn die voor de cokes bijna constant, doordat die op de site

zelf geproduceerd worden, voor de antraciet is dit niet het geval. Uit de resultaten van de

antracietanalyses blijkt dat er twee hoofdtypes antraciet afwisselend worden gebruikt. De types

worden gekenmerkt door onderstaande gemiddelde waarden:

Tabel 4.3: Gemiddelde samenstelling van beide types antraciet

type 1 type 2

ψa,vb 5,67% 8,05%

ψa,as 10,99% 9,23%

ψa,S 0,23% 0,26%


0

5

10

15

20

25

30

01/07/2007 09/10/2007 17/01/2008 26/04/2008

datum

pe

rce

nta

ge

s v

luc

hti

ge

be

sta

nd

de

len

en

as

(%

)

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

pe

rce

nta

ge

zw

av

el

(%)

VB As S

2 1 2 1 2 1 21

Figuur 4.5: De twee types antraciet

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

type 1 type 2 type 1 type 2

type antraciet

bc (

m)

en

Ac,r

el (

-)

0

1

2

3

4

5

6

7

l c,r

el (

-)

bc Ac,rel lc,rel

SIN1 SIN2

Figuur 4.6: Gemiddelde scheurafmetingen per type antraciet

Uit grafiek 4.6 blijkt dat beide sinterfabrieken meer scheuren vertonen bij antraciet van ty-

pe 2 dan van type 1. De gemiddelde scheurbreedte blijft ongeveer gelijk, maar de relatieve

scheurlengte en dus ook de relatieve scheuroppervlakte nemen toe. Aan de hand van de corre-

latiecoefficienten kan dit resultaat gecontroleerd worden.


Tabel 4.4: Correlaties tussen de brandstofanalyses en de scheurvorming

SIN1 SIN2


ψa,vb -0,0858 0,1133 0,0652 0,0093 0,1632 0,1516

ψa,as 0,1084 -0,1922 -0,1265 0,0361 -0,0391 -0,0128

ψa,S 0,0189 0,0409 0,0487 -0,0928 -0,0147 -0,0484

ψc,vb 0,0767 0,0340 0,0661 -0,1266 -0,0082 -0,0679

ψc,as 0,0704 -0,0010 0,0288 -0,0274 -0,0554 -0,0795

ψc,S -0,0813 -0,0199 -0,0708 0,1195 0,0392 0,0999

Uit bovenstaande waarden blijkt inderdaad dat veel vluchtige bestanddelen en weinig as zorgen

voor bredere, maar kortere scheuren met een kleiner scheuroppervlak. Dit komt overeen met

antraciet van type 2. De invloed van het zwavel in de antraciet en de cokessamenstelling is

minder duidelijk.

4.1.3 De sinterlading

De belangrijkste productieparameters zijn natuurlijk de fracties die van elke grondstof gedoseerd

worden om de sinterlading samen te stellen. Allereerst is het nuttig om te zoeken naar trends in

de sintersamenstelling die de trends in de scheurafmetingen (zie figuur 4.4) kunnen verklaren.

Uit figuur 4.7 blijkt dat de percentages fijnbedding, brandstof en fijnsinter ongeveer constant

blijven, maar bij het kalkpercentage is, ondanks de grote schommelingen, een stijging van enkele

procenten waar te nemen (zie figuur 4.8).


0

20

40

60

80

100

120

140

160

01/07/2007 20/08/2007 09/10/2007 28/11/2007 17/01/2008 07/03/2008 26/04/2008

datum

pe

rce

nta

ge

s S

IN1

(%

)

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

pe

rce

nta

ge

s S

IN2

(%

)

bedding brandstof fijnsinter

Figuur 4.7: De constant blijvende percentages bedding, brandstof en fijnsinter

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

01/07/2007 20/08/2007 09/10/2007 28/11/2007 17/01/2008 07/03/2008 26/04/2008

datum

pe

rce

nta

ge

ka

lk (

%)

SIN1 SIN2

Figuur 4.8: De trends in het kalkpercentage

Het is onwaarschijnlijk dat deze trend te koppelen is aan de toenemende scheurafmetingen op

SIN1, om twee redenen. Ten eerste heeft kalk de reputatie een bindmiddel te zijn voor de

sinter en zou meer kalk de scheuren moeten doen afnemen. Ten tweede is het verloop van het

kalkpercentage op beide sinterfabrieken sterk gelijklopend, terwijl de trend in scheurafmetingen

tegengesteld is.


Wat op figuur 4.8 wel duidelijk te zien is, is dat er een piek optreedt in de periode van 23 januari

2008 t.e.m. 5 februari 2008. Door de gemiddelde scheurafmetingen binnen deze piekperiode te

vergelijken met de scheurafmetingen erbuiten, kan de invloed van de toegevoegde kalk uit deze

gegevens afgeleid worden. Er moet wel opgemerkt worden, dat in deze periode enkel kalksteen

werd ingezet, terwijl daarbuiten soms ook poederkalk werd toegevoegd. De resultaten slaan dus

enkel op het totale kalkpercentage (kalksteen en poederkalk) en niet op het gehalte kalksteen

alleen.

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

normaal piek normaal piek

kalkpercentage

bc (

m)

en

Ac,r

el (

-)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

l c,r

el (

-)

bc Ac,rel lc,rel

SIN1 SIN2

Figuur 4.9: Gemiddelde scheurafmetingen in en buiten de piekperiode in het kalkpercentage

Uit bovenstaande waarden blijkt duidelijk dat de scheuren tijdens de piekperiode breder waren,

maar dat de relatieve scheurlengte en -oppervlakte een stuk lager lagen dan in de periodes ervoor

en erna. Dit staaft de bindende reputatie van kalk: de kalk verhindert dat de scheuren verder

doorlopen.

Op dezelfde manier kunnen de gegevens ook opgedeeld worden in periodes, waarin enkel kalksteen

gebruikt werd en periodes, waarin ook poederkalk werd toegevoegd.


0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

nee ja nee ja

poederkalk

bc (

m)

en

Ac,r

el (

-)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

l c,r

el (

-)

bc Ac,rel lc,rel

SIN1 SIN2

Figuur 4.10: Gemiddelde scheurafmetingen met en zonder toevoeging van poederkalk

Op SIN1 zorgt het poederkalk voor een lichte stijging van de scheurafmetingen, terwijl het op

SIN2 duidelijk het omgekeerde effect heeft.

Tabel 4.5: Correlaties tussen de sintersamenstelling en de scheurvorming

SIN1 SIN2


φb 0,0585 -0,0176 -0,0025 -0,0277 -0,1217 -0,1274

φbr -0,1621 0,0580 -0,0437 0,0592 0,1978 0,2152

φf -0,0475 0,0361 0,0268 -0,0095 0,1152 0,1016

φk -0,0033 -0,0393 -0,0410 0,1442 -0,0192 0,0568

φks -0,0052 -0,0534 -0,0549 0,1527 -0,0012 0,0776

φkp 0,0099 0,0846 0,0848 -0,1260 -0,0514 -0,1123

Doordat de kalk slechts in zeer kleine gehaltes in het mengsel voorkomt, zijn de waarden van de

correlatiecoefficienten zeer klein en is het zeer moeilijk om er besluiten uit te trekken in verband

met de invloed van de kalk op de scheuren. Voor de andere componenten in de sinterlading

kunnen wel nog enkele besluiten getrokken worden, al is het voornamelijk op SIN2. Meer

beddingmengsel zorgt voor een afname van de scheurafmetingen, terwijl brandstof en fijnsinter

een tegengesteld effect veroorzaken.


4.1.4 Het vochtgehalte

Een andere parameter die een grote invloed op de scheurvorming toegeschreven wordt, is het

vochtgehalte van de sinterlading. Na de verdichting door het sinteren wordt het vochtgehalte

altijd omschreven als belangrijkste oorzaak voor de krimpscheuren. Aangezien de massa van het

mengsel met meer dan 5% afneemt tijdens het proces, is het zeer waarschijnlijk dat dit ook zo

is. De vraag is nu of de variatie in vochtgehalte groot genoeg is om een significante verandering

teweeg te brengen in de vorming van de krimpscheuren.

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

01/07/2007 20/08/2007 09/10/2007 28/11/2007 17/01/2008 07/03/2008 26/04/2008

datum

vo

ch

tge

ha

lte

SIN

1 (

%)

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

vo

ch

tge

ha

lte

SIN

2 (

%)

SIN1 SIN2

Figuur 4.11: De trends in het vochtgehalte op beide sinterfabrieken

Uit de data blijkt dat het vochtgehalte tijdens de tien onderzochte maanden gestegen is met

±0,2% op beide sinterfabrieken. Dit lijkt weinig, maar ten opzichte van het totale werkingsgebied

(5,2 - 6,1%) is dit al heel wat. Dit zou de stijgende trend in scheurafmetingen op SIN2 kunnen

verklaren, maar niet de omgekeerde trend op SIN1.

Tabel 4.6: Correlaties tussen het vochtgehalte en de scheurvorming

SIN1 SIN2


φv -0,0155 -0,1250 -0,1371 -0,0163 0,0675 0,0528

Uit de correlatiecoefficienten blijkt dat op SIN2 een groter vochtgehalte wel degelijk zorgt voor

grotere scheurafmetingen. Op SIN1 echter is een omgekeerd effect merkbaar, wat overeenkomt


met wat uit de trends kan worden afgeleid, maar zeer onlogisch lijkt. Waarschijnlijk ligt de

oorzaak hiervan bij het kalkpercentage, dat op de ene sinterfabriek het vochtgehalte volgt en

op de andere sinterfabriek niet. Op SIN1 wordt bij een groter vochtgehalte gemiddeld meer

kalk ingezet, waardoor de scheuren verminderen. Op SIN2 daarentegen wordt bij een groter

vochtgehalte gemiddeld minder kalk ingezet, waardoor de scheuren toenemen.

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

percentage kalk (%)

vo

ch

tge

ha

lte

SIN

1 (

%)

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

vo

ch

tge

ha

lte

SIN

2 (

%)

SIN1 SIN2

Figuur 4.12: Het vochtgehalte van de sinterlading in functie van het vochtgehalte

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

4.5 5 5.5 6 6.5

vochtgehalte (%)

Ac,r

el o

p S

IN1

(-)

-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

Ac,r

el o

p S

IN2

(-)

SIN1 SIN2

Figuur 4.13: De relatieve scheuroppervlakte in functie van het vochtgehalte


4.1.5 De laaghoogte

In de onderzochte periode werd op SIN1 het grootste deel van de tijd gewerkt met een laaghoogte

van 400 mm. Een twintigtal dagen werd met een grotere laaghoogte gewerkt (430 mm) en een

vijftal dagen met een kleinere (350 mm). De invloed van deze relatief kortstondige wijzigingen

op de scheurafmetingen is toch duidelijk te merken. Zowel de scheurbreedte als de scheuropper-

vlakte kennen een dalend verloop in functie van de laaghoogte. Ook de correlatiecoefficienten

bevestigen deze bevinding.

Voor SIN2 is de situatie iets anders. De drie voornaamste laaghoogtes die werden toegepast

(450 mm, 500 mm en 550 mm) wisselden elkaar vaker af, wat het eenvoudiger zou moeten ma-

ken het effect ervan te zien. Het gebruik van de verticale staven maakt het echter moeilijker.

Uit figuur 4.14 blijkt dat bij de middelste laaghoogte het meeste scheuren optreden.

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

350 400 430 450 500 550

laaghoogte (mm)

bc (

m),

Ac,r

el (-

)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

l c,r

el (

-)bc Ac,rel lc,rel

SIN1 SIN2

Figuur 4.14: Gemiddelde scheurafmetingen voor de verschillende laaghoogtes

Tabel 4.7: Correlaties tussen de laaghoogte en de scheurvorming

SIN1 SIN2


H -0,2217 -0,0045 -0,1631 -0,0975 -0,1998 -0,2329


4.1.6 De verticale staven

Uit de gegevens van de laaghoogtes is gebleken dat de verticale staven een grote invloed hebben

op de scheurvorming. Het is belangrijk hierbij op te merken dat het programma om de foto’s

van de sinterkoek te verwerken zo is afgesteld, dat het de groeven, veroorzaakt door de staven,

niet aanziet als scheuren [2]. De groeven zorgen echter voor een verminderde dwarsdoorsnede

van de sinterkoek, waardoor op die plaatsen gemakkelijker scheuren ontstaan, zoals op figuur

4.16 duidelijk te zien is. Dit verklaart de verstoorde resultaten in verband met de laaghoogtes

op SIN2.

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0 175 225

diepte verticale staven (mm)

bc (

m),

Ac,r

el (-

)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

l c,r

el (

-)

bc Ac,rel lc,rel

Figuur 4.15: Gemiddelde scheurafmetingen voor de verschillende dieptes van de verticale staven


groeven

langsscheuren

Figuur 4.16: Krimpscheuren ontstaan in de groeven van de verticale staven

Tabel 4.8: Correlaties tussen de diepte van de verticale staven en de scheurvorming

SIN2

bc lc,rel Ac,rel

zvs 0,0246 0,4082 0,4867


4.1.7 De ontsteking

De laatste belangrijke productieparameter is de temperatuur in de ontstekingsoven. Een te hoge

temperatuur zorgt voor het aaneensmelten van de bovenlaag, terwijl een te lage temperatuur

zorgt voor stukken van de lading die niet gesinterd zijn. Er bestaat dus een kritische tem-

peratuur, waarbij de scheurvorming maximaal is. Boven deze kritische temperatuur worden de

scheuren verhinderd door een dichtgesmolten ertslaag en eronder blijft er los sintermengsel op de

laag liggen, dat de scheuren opvult. Deze redenering volgend, blijkt uit de correlatiecoefficienten

dat de gemiddelde oventemperatuur van SIN1 onder deze kritische temperatuur ligt en die van

SIN2 erboven.

Tabel 4.9: Correlaties tussen de oventemperatuur en de scheurvorming

SIN1 SIN2


To -0,0062 0,1255 0,1363 -0,1303 -0,1466 -0,1940

Een voordeel bij de oventemperatuur is dat de wenswaarde per 50◦C gewijzigd wordt. Dit maakt

het gemakkelijk de gegevens onder te verdelen in klassen rond deze wenswaarden en het effect

van de temperatuur uit te zetten in een grafiek. Grafiek 4.17 bevestigt de besluiten uit de

correlatiecoefficenten, op de hoogste temperatuur op SIN2 na, waar de invloed van de verticale

staven waarschijnlijk weer een rol speelt.

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

1100 1150 1150 1200 1250 1300

oventemperatuur (°C)

bc (

m),

Ac,r

el (

-)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

l c,r

el (

-)

bc Ac,rel lc,rel

SIN1 SIN2

Figuur 4.17: Gemiddelde scheurafmetingen bij de verschillende oventemperaturen


4.2 Invloed op de productiviteit

De factoren die een rol kunnen spelen voor de productiviteit van de sinterfabriek zijn:



• de aanwezige krimpscheuren


Aangezien enkele van de componenten van de fijnbedding een trend vertonen, is het nuttig om

te controleren of ook de productiviteit een trend vertoont.

0.00015

0.00017

0.00019

0.00021

0.00023

0.00025

0.00027

0.00029

0.00031

0.00033

0.00035

23/07/2007 11/09/2007 31/10/2007 20/12/2007 08/02/2008 29/03/2008

datum

sn

elh

eid

vla

mfr

on

t (m

/s)

SIN1 SIN2

Figuur 4.18: De trends in de snelheid van het vlamfront


150

250

350

450

550

650

23/07/2007 11/09/2007 31/10/2007 20/12/2007 08/02/2008 29/03/2008

datum

uu

rpro

du

cti

e (

t/h

)

SIN1 SIN2

Figuur 4.19: De trends in de uurproductie

Tabel 4.10: Correlaties tussen de beddingsamenstelling en de productiviteit

SIN1 SIN2

mu vvf mu vvf

ψb,Fetot -0,3813 -0,3975 -0,0928 -0,1599

ψb,Fe2+ 0,2519 0,0997 0,0419 0,0282

ψb,CaO 0,3899 0,3789 0,2660 0,3441

Er is duidelijk een dalende trend merkbaar bij SIN1 en een stijgende trend bij SIN2. Volgens

figuur 4.3 stijgt het totale ijzergehalte in de bedding, terwijl de gehaltes aan Fe2+ en CaO dalen.

Volgens de correlatiecoefficienten zou dit moeten zorgen voor een verminderde productiviteit.

Dit klopt voor SIN1, maar niet voor SIN2, waaruit kan besloten worden dat de variaties in de

beddingsamenstelling geen grote invloed hebben op de productiviteit.


4.2.2 De brandstof

Net als bij de krimpscheuren heeft de brandstofgranulometrie een kleine invloed. Hier is er wel

duidelijk een verschil te merken tussen beide sinterfabrieken.

Tabel 4.11: Correlaties tussen de brandstofgranulometrie en de productiviteit

SIN1 SIN2

mu vvf mu vvf

Ma -0,1306 -0,0708 0,0944 0,0857

Mc -0,0864 -0,1363 0,1228 0,1175

Als de gegevens worden opgesplitst naargelang het gebruikte type antraciet, merken we opnieuw

tegengestelde effecten op tussen beide sinterfabrieken. Bij SIN1 geeft antraciet van type 2 een

lagere productiviteit, terwijl het bij SIN2 andersom is, wat wordt bevestigd door de berekende

correlatiecoefficienten. Ook voor de samenstelling van de cokes ondervinden de sinterfabrieken

onderling een tegengestelde invloed. Bij SIN1 wordt een hogere productiviteit bereikt bij meer

vluchtige bestanddelen en as en minder zwavel. Bij SIN2 is dit net omgekeerd.

Deze tegenstrijdigheid is waarschijnlijk opnieuw het gevolg van een andere parameter die het

effect van de antraciet overcompenseert, namelijk het percentage fijnsinter in de sinterlading.

Gemiddeld lag het percentage fijnsinter in de periodes met antraciet van type 1 bij SIN1 lager

dan in de periodes met antraciet van type 2, terwijl het bij SIN2 juist hoger lag. Fijnsinter die

van de zeverijen teruggevoerd wordt naar de sinterfabriek, is nog redelijk warm en zorgt voor een

verminderde condensatie in de onderste laag van de sinterlading. Deze vermindering bevordert

de doorlaatbaarheid van de laag en dus ook de productiviteit.


0

3

6

9

12

15

18

21


type antraciet

sn

elh

eid

vla

mfr

on

t (m

/min

)

0

100

200

300

400

500

600

700

uu

rpro

du

cti

e (

t/u

)

snelheid vlamfront uurproductie

SIN1 SIN2

Figuur 4.20: Gemiddelde productiviteit per type antraciet

Tabel 4.12: Correlaties tussen de brandstofanalyses en de productiviteit

SIN1 SIN2

mu vvf mu vvf

ψa,vb -0,2615 -0,1864 0,2703 0,3815

ψa,as 0,0731 -0,0643 -0,2766 -0,3739

ψa,S -0,1341 -0,0562 0,0541 0,0736

ψc,vb 0,4123 0,3602 -0,0597 -0,0070

ψc,as 0,2754 0,2562 -0,0289 0,0414

ψc,S -0,3406 -0,2581 0,1145 0,1023



De trends in de productiviteit kunnen niet verklaard worden door de trend in het kalkpercentage

in de sinterlading, aangezien het kalkgehalte gelijkloopt voor beide sinterfabrieken. Als we echter

de waarden in de piekperiode van het kalkgehalte vergelijken met de periode ervoor en erna, is er

duidelijk een negatief effect te zien van de kalk op de productiviteit. De poederkalk heeft echter

een positief effect volgens figuur 4.22. Dit blijkt ook uit de berekende correlatiecoefficienten in

tabel 4.13. De reden waarom de kalksteen en de poederkalk een schijnbaar tegengesteld effect

hebben, is dat ze bij de dosering van de sinterlading omgekeerd varieren. Als er meer poederkalk

wordt ingezet, is er minder kalksteen nodig. Doordat het effect van de poederkalk groter is dan

dat van de kalksteen, lijkt het alsof de kalksteen een negatief effect heeft op de productiviteit,

terwijl dat niet zo is. Hieruit blijkt ook dat het gehalte kalksteen best niet wordt meegerekend

bij de regressies in hoofdstuk 5.

Het effect van de fijnsinter ligt in het verminderen van de condensatie in de onderste lagen van

de sinterlading, waardoor de laag beter doorlaatbaar wordt. Het percentage fijnsinter vertoont

een dalende trend op SIN1 en een stijgende trend op SIN2 (zie figuur 4.23), wat overeenkomt

met de trends in de productiviteit.

Het toevoegen van brandstof zorgt voor een verbreding van het vlamfront, waardoor de warmte-

uitwisseling tussen de verschillende lagen verslechtert en de productiviteit daalt.

0

3

6

9

12

15

18

21


kalkpercentage

sn

elh

eid

vla

mfr

on

t (m

m/m

in)

0

100

200

300

400

500

600

700

uu

rpro

du

cti

e (

t/u

)


SIN1 SIN2

Figuur 4.21: Gemiddelde productiviteit in en buiten de piekperiode van het kalkpercentage


0

3

6

9

12

15

18

21

nee ja nee ja

poederkalk

sn

elh

eid

vla

mfr

on

t (m

m/m

in)

0

100

200

300

400

500

600

700

uu

rpro

du

cti

e (

t/u

)


SIN1 SIN2

Figuur 4.22: Gemiddelde productiviteit met en zonder toevoeging van poederkalk

Tabel 4.13: Correlaties tussen de ladingsamenstelling en de productiviteit

SIN1 SIN2

mu vvf mu vvf

φb -0,0915 -0,1993 -0,0028 -0,0206

φbr -0,6324 -0,5695 -0,0186 -0,0628

φf 0,2149 0,3283 0,0400 0,0847

φk -0,5788 -0,5825 -0,1262 -0,1864

φks -0,6576 -0,6534 -0,0987 -0,1698

φkp 0,6829 0,6659 0,0137 0,1224


15

20

25

30

35

40

45

50

23/07/2007 11/09/2007 31/10/2007 20/12/2007 08/02/2008 29/03/2008

datum

perc

en

tag

e f

ijn

sin

ter

SIN

1 (

%)

0

5

10

15

20

25

30

35

perc

en

tag

e f

ijn

sin

ter

SIN

2 (

%)

SIN1 SIN2

Figuur 4.23: De trends in de percentages fijnsinter op beide sinterfabrieken


Het vochtgehalte vertoont een duidelijk stijgende trend op beide sinterfabrieken (zie figuur 4.11).

De vochtigheid van de lading kan dus de trends in de productiviteit ook niet verklaren, wat ook

blijkt uit de correlatiecoefficienten. Hieruit en uit het feit dat de correlaties redelijk klein zijn,

kan worden besloten dat het vochtgehalte wellicht geen overwegende invloed op de productiviteit

heeft.

Tabel 4.14: Correlaties tussen het vochtgehalte en de productiviteit

SIN1 SIN2

mu vvf mu vvf

φv -0,0735 -0,1660 0,0612 0,0106


4.2.5 De laaghoogte

Als de laaghoogte van de sinterlading wordt opgedreven, zijn er enkele effecten die elkaar te-

genwerken. Per sinterwagen wordt er meer sinter geproduceerd, maar daar staat tegenover dat

het vlamfront er langer over doet om de onderkant van de laag te bereiken, dus de bandsnelheid

zal automatisch verlagen. Aangezien de snelheid van het vlamfront stijgt naar het einde van de

ketting toe en dit nog versterkt wordt door de langere verblijfsduur, zal echter de sinterproduc-

tie toenemen. Dit blijkt ook uit figuur 4.24. Opnieuw is het resultaat voor SIN2 moeilijker te

interpreteren door het gebruik van de verticale staven.

0

3

6

9

12

15

18

21

350 400 430 450 500 550

laaghoogte (mm)

sn

elh

eid

vla

mfr

on

t (m

m/m

in)

0

100

200

300

400

500

600

700

uu

rpro

du

cti

e (

t/u

)


SIN1 SIN2

Figuur 4.24: Gemiddelde productiviteit voor de verschillende laaghoogtes

Tabel 4.15: Correlaties tussen de laaghoogte en de productiviteit

SIN1 SIN2

mu vvf mu vvf

H 0,1626 0,2250 -0,3288 -0,2491



De groeven die met de verticale staven in het sintermengsel worden getrokken, zorgen ervoor

dat de verbrandingswarmte van het vlamfront zich gemakkelijker een weg kan banen door het

mengsel. Vooral de snelheid van het vlamfront juist voorbij de ontstekingsoven zal hierdoor

beınvloed worden, wat zorgt voor een verhoging van de productiecapaciteit.

0

3

6

9

12

15

18

21

0 175 225


sn

elh

eid

vla

mfr

on

t (m

m/m

in)

0

100

200

300

400

500

600

700

uu

rpro

du

cti

e (

t/u

)


Figuur 4.25: Gemiddelde productiviteit voor de verschillende dieptes van de verticale staven

Tabel 4.16: Correlaties tussen de diepte van de verticale staven en de productiviteit

SIN2

mu vvf

zvs 0,5509 0,5405


4.2.7 De ontsteking

Binnen het onderzochte werkingsgebied blijkt de oventemperatuur een positief effect te hebben

op de productiviteit. De laagste temperaturen geven een duidelijk lagere productiviteit, terwijl

bij de hogere temperaturen slechts weinig verschil merkbaar is. Het is met andere woorden

belangrijk de oventemperatuur hoog genoeg te houden.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

1100 1150 1150 1200 1250 1300


ke

ttin

gs

ne

lhe

id (

m/m

in)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

uu

rpro

du

cti

e (

t/u

)

kettingsnelheid uurproductie

SIN1 SIN2

Figuur 4.26: Gemiddelde productiviteit bij de verschillende oventemperaturen

Tabel 4.17: Correlaties tussen de oventemperatuur en de productiviteit

SIN1 SIN2

mu vvf mu vvf

To 0,7131 0,6920 -0,0355 0,0542


4.2.8 De krimpscheuren

De krimpscheuren hebben een gelijkaardige werking als de groeven van de verticale staven.

Enerzijds zorgen de scheuren, net als de verticale staven, voor een betere warmteoverdracht in

de bovenste lagen. Anderzijds komen de langsscheuren dikwijls voor in de groeven, waardoor de

scheuren het effect van de verticale staven nog versterken. Het feit dat de correlaties bij SIN2

een stuk hoger liggen dan bij SIN1, bevestigt deze wisselwerking tussen de verticale staven en

de scheuren.

Bij SIN1 zijn er geen verticale staven aanwezig, waaruit het effect van de krimpscheuren zonder

tussenkomst van de staven blijkt. Vooral de scheurbreedte heeft een invloed. Een brede scheur

bevordert de doorstroming van de rookgassen namelijk beter dan een langere scheur met dezelfde

oppervlakte.

Tabel 4.18: Correlaties tussen de krimpscheuren en de productiviteit

SIN1 SIN2

mu vvf mu vvf

bc 0,1653 0,1026 0,1760 0,1894

lc,rel -0,0924 -0,0294 0,3084 0,3321

Ac,rel 0,0059 0,0344 0,3553 0,3854

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05

gemiddelde scheurbreedte (m)

uu

rpro

du

cti

e (

t/h

)

SIN1 SIN2

Figuur 4.27: De uurproductie in functie van de gemiddelde scheurbreedte


4.3 Invloed op de sinterkwaliteit

Dezelfde factoren die meespelen bij de productiviteit van de sinterfabriek zijn ook hier van

belang:



• de aanwezige krimpscheuren


Om te beginnen kunnen de trends in de beddingsamenstelling (zie figuur 4.3) vegeleken worden

met eventuele trends in de sinterkwaliteit. De enige kwaliteitsparameter die een duidelijke trend

vertoont is de permagnag-waarde op SIN1. Het is met andere woorden niet de fijnbeddingsa-

menstelling die deze trend veroorzaakt.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

23/07/2007 11/09/2007 31/10/2007 20/12/2007 08/02/2008 29/03/2008

datum

pe

rma

gn

ag

(%

)

SIN1 SIN2

Figuur 4.28: De trends in de permagnagwaarden op beide sinterfabrieken

De correlatiecoefficienten verschillen redelijk in teken en grootte tussen beide sinterfabrieken,

maar er zijn wel enkele overeenkomsten terug te vinden. Het kalkpercentage bijvoorbeeld heeft

niet op alle parameters het verwachte bindend effect. De LTB0−0,5-waarde daalt weliswaar bij

toenemend kalkgehalte, maar bij de ISO-test komen er juist meer fijne deeltjes vrij. Ook de

granulometrische verdeling verslechtert: de kleinste fractie vergroot en er zit meer spreiding op

de korrelgroote van de geproduceerde sinter.


Tabel 4.19: Correlaties tussen de beddingsamenstelling en de sinterkwaliteit

SIN1 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

ψb,Fetot -0,8611 0,6927 0,4771 0,5592 0,2333

ψb,Fe2+ -0,1175 0,1275 0,1634 0,1878 -0,1019

ψb,CaO -0,4419 0,2537 0,4503 0,5020 0,0828

SIN2 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

ψb,Fetot 0,2165 -0,0543 0,0770 0,7370 0,3085

ψb,Fe2+ -0,1519 0,0691 -0,1083 0,4904 0,2013

ψb,CaO -0,2450 0,0627 -0,0208 0,6775 0,2021

4.3.2 De brandstof

De granulometrie van de brandstof heeft slechts een zeer kleine invloed op de sinterkwaliteit,

wat blijkt uit onderstaande correlatiecoefficienten.

Tabel 4.20: Correlaties tussen de brandstofgranulometrie en de sinterkwaliteit

SIN1 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

Ma -0,0486 0,0317 -0,0185 -0,0295 0,2466

Mc 0,1585 -0,1217 0,0481 0,0076 0,0862

SIN2 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

Ma -0,0788 -0,0824 0,0498 -0,0353 0,1021

Mc -0,0510 -0,1022 0,0680 -0,0660 0,0457

Uit de vergelijking van de sinterkwaliteit bij de twee types antraciet in figuur 4.29 kan besloten

worden dat antraciet van type 1 (met een laag gehalte aan vluchtige bestanddelen en zwavel en

een hoog gehalte aan as) sinter van een betere kwaliteit produceert dan antraciet van type 2. De

verschillen zijn echter klein, net als de correlatiecoefficienten, wat het moeilijk maakt besluiten

te trekken.


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18


type antraciet

LT

B0-0

,5,

ISO

0-0

,5,

G0-5

en

G40+ (

%)

LTB0-0,5 ISO0-0,5 G0-5 G40+

SIN2SIN1

0

10

20

30

40

50

60


type antraciet

pe

rma

gn

ag

(%

)

permagnag

SIN2SIN1

Figuur 4.29: Gemiddelde sinterkwaliteit per type antraciet


Tabel 4.21: Correlaties tussen de brandstofanalyses en de sinterkwaliteit

SIN1 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

ψa,vb 0,1182 0,0097 0,1048 -0,0336 0,3278

ψa,as 0,0307 -0,0458 -0,0895 0,0435 -0,1868

ψa,s 0,0505 -0,0102 -0,0143 -0,0618 0,1259

ψc,vb -0,1773 -0,0239 -0,0073 -0,0971 -0,3757

ψc,as -0,1656 -0,0419 0,0049 -0,0231 -0,2402

ψc,s 0,2593 -0,0288 0,0506 0,0955 0,4262

SIN2 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

ψa,vb 0,0263 0,0850 0,0210 -0,0960 -0,0484

ψa,as 0,0622 -0,1019 -0,0310 0,0231 0,1412

ψa,s 0,0360 0,0141 0,0268 -0,0008 0,0506

ψc,vb -0,0982 -0,0064 -0,1461 -0,0057 -0,0259

ψc,as -0,0442 -0,0180 -0,1773 0,0452 -0,0839

ψc,s 0,2254 -0,0725 0,1244 -0,0326 0,0408



Uit de vergelijking van de sinterkwaliteit in de piekperiode van het kalkpercentage en erbuiten

blijkt opnieuw (zie 4.2.3) dat de kalk een veel kleinere invloed heeft dan verwacht. Het bindend

effect van de kalk zou ervoor moeten zorgen dat de waarden van LTB0−0,5, ISO0−0,5 en G0−5

dalen, wat niet zo is.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18


kalkpercentage

LT

B0-0

,5,

ISO

0-0

,5,

G0-5

en

G40+ (

%)

LTB0-0,5 ISO0-0,5 G0-5 G40+

SIN1 SIN2

0

10

20

30

40

50

60


kalkpercentage

pe

rma

gn

ag

(%

)

permagnag

SIN1 SIN2

Figuur 4.30: Gemiddelde sinterkwaliteit in en buiten de piekperiode van het kalkpercentage


Het gehalte poederkalk in de lading heeft wel een duidelijk effect op de sinterkwaliteit. Terwijl

de ISO0−0,5-waarde ongeveer gelijk blijft, dalen alle overige waarden. Er komen minder fijne

deeltjes vrij tijdens de LTB-test en de granulometrische verdeling van de geproduceerde sinter is

ook beter (minder fijne deeltjes en een kleinere spreiding). De kwaliteit van de sinter verbetert

dus merkbaar bij een groter gehalte aan poederkalk. Daarnaast zorgen grotere hoeveelheden

poederkalk ook voor een dalende permagnag-waarde.

Doordat de poederkalk het overtollige vocht in de sinterlading absorbeert en de sinterreacties

bevordert, heeft het een dunner vlamfront tot gevolg. Daardoor worden de temperatuursgra-

dienten voor en na het vlamfront groter en krijgt het hematiet minder tijd om te reduceren tot

magnetiet, waardoor de permagnag-waarde daalt. Er worden echter meer ferraten gevormd, die

de sterkte van de sinter blijven garanderen.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

nee ja nee ja

poederkalk

LT

B0-0

,5,

ISO

0-0

,5,

G0-5

en

G40+ (

%)

LTB0-0,5 ISO0-0,5 G0-5 G40+

SIN1 SIN2

0

10

20

30

40

50

60

nee ja nee ja

poederkalk

pe

rma

gn

ag

(%

)

permagnag

SIN1 SIN2

Figuur 4.31: Gemiddelde sinterkwaliteit met en zonder toevoeging van poederkalk


De correlatiecoefficienten bevestigen deze bevindingen. Over het algemeen zijn de coefficienten

zeer klein, enkel de permagnag-waarde kent een aantal grote invloeden. Poederkalk heeft een

verlaging tot gevolg, terwijl brandstof een verhoging veroorzaakt. De reden is dat een verhoging

aan brandstof voor een groter warmte-overschot zorgt, waardoor het vlamfront verbreedt.

Tabel 4.22: Correlaties tussen de mengselsamenstelling en de sinterkwaliteit

SIN1 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

φb 0,0656 -0,0282 -0,1744 -0,1056 -0,0111

φbr 0,1417 0,0802 -0,0173 0,1814 0,7197

φf -0,0987 0,0354 0,1732 0,0762 -0,1271

φk 0,1502 -0,0075 0,0580 0,1579 0,5401

φks 0,1743 -0,0238 0,0950 0,1893 0,6020

φkp -0,1911 0,0626 -0,1734 -0,2216 -0,6017

SIN2 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

φb -0,1724 0,0273 -0,0863 -0,1092 -0,2143

φbr -0,0794 -0,0831 0,0193 0,0492 0,4503

φf 0,1963 0,0282 0,0851 0,0780 0,0955

φk 0,0747 -0,1300 0,0266 0,1576 0,2012

φks 0,1345 -0,1562 0,0530 0,2075 0,1891

φkp -0,2854 0,1834 -0,1001 -0,2846 -0,1585


Het vochtgehalte heeft geen duidelijk effect op de sinterkwaliteit, wat blijkt uit de kleine waarden

voor de correlatiecoefficienten.

Tabel 4.23: Correlaties tussen het vochtgehalte en de sinterkwaliteit

SIN1 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

φv 0,0743 -0,0280 -0,2191 -0,1771 0,0799

SIN2 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

φv 0,0111 0,0497 0,0543 0,0022 0,1998


4.3.5 De laaghoogte

Uit de correlatiecoefficienten in tabel 4.24 blijkt dat een stijgende laaghoogte zorgt voor meer stof

bij de ISO-test en de LTB-test, een betere granulometrieverdeling en een kleinere permagnag-

waarde. In figuur 4.32 is echter nauwelijks een effect merkbaar.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

350 400 430 450 500 550

laaghoogte (mm)

LT

B0-0

,5,

ISO

0-0

,5,

G0-5

en

G40+ (

%)

LTB0-0,5 ISO0-0,5 G0-5 G40+

SIN1 SIN2

0

10

20

30

40

50

60

70

350 400 430 450 500 550

laaghoogte (mm)

pe

rma

gn

ag

(%

)

permagnag

SIN1 SIN2

Figuur 4.32: Gemiddelde sinterkwaliteit voor de verschillende laaghoogtes


Tabel 4.24: Correlaties tussen de laaghoogte en de sinterkwaliteit

SIN1 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

H -0,0179 0,0261 -0,0816 -0,0125 -0,3422

SIN2 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

H 0,1409 0,1855 -0,1335 0,0047 -0,1509


Figuur 4.33 toont geen significante veranderingen in sinterkwaliteit tussen de verschillende staaf-

dieptes. Enkel de permagnag-waarde wijzigt, maar toont geen eenduidig verband. Dit wordt

bevestigd door de correlatiecoefficienten.

Tabel 4.25: Correlaties tussen de diepte van de verticale staven en de sinterkwaliteit

SIN2 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

zvs 0,0029 -0,0672 0,0823 0,0443 -0,0289


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 175 225


LT

B0-0

,5,

ISO

0-0

,5,

G0-5

en

G40+ (

%)

LTB0-0,5 ISO0-0,5 G0-5 G40+

53.4

53.6

53.8

54

54.2

54.4

54.6

54.8

55

55.2

55.4

0 175 225


pe

rma

gn

ag

(%

)

permagnag

Figuur 4.33: Gemiddelde sinterkwaliteit voor de verschillende dieptes van de verticale staven

4.3.7 De ontsteking

Een goede ontsteking zorgt voor een snelle start van het verbrandingsproces en een dun vlam-

front, waardoor er meer ferraten en minder magnetiet gevormd worden. Dit verklaart de betere

granulometrie en de lagere permagnag-waarde bij hogere oventemperaturen. De LTB-waarde en

de ISO-waarde vertonen echter geen veranderingen.


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

1100 1150 1150 1200 1250 1300


LT

B0-0

,5,

ISO

0-0

,5,

G0-5

en

G40+

(%

)

LTB0-0,5 ISO0-0,5 G0-5 G40+

SIN1 SIN2

0

10

20

30

40

50

60

70

1100 1150 1150 1200 1250 1300


pe

rma

gn

ag

(%

)

permagnag

SIN1 SIN2

Figuur 4.34: Gemiddelde sinterkwaliteit bij de verschillende oventemperaturen

Tabel 4.26: Correlaties tussen de ontsteking en de sinterkwaliteit

SIN1 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

To -0,2375 0,0247 -0,1256 -0,2093 -0,6993

SIN2 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

To 0,1257 0,0953 -0,0247 -0,4365 -0,0893


4.3.8 De krimpscheuren

Er is al gebleken dat de sinterscheuren een positieve invloed hebben op de productiviteit. Als

nu zou blijken dat de kwaliteit van de sinter niet onder de scheuren lijdt, betekent dit dat de

scheuren zeker niet vermeden moeten worden, zelfs bevorderd.

Zoals al geweten is, hebben de krimpscheuren en de verticale staven een soortgelijk effect. De

correlatiecoefficienten zijn hier dan ook aan de lage kant. De scheuren spelen dus geen grote

rol in de sinterkwaliteit. Op het eerste gezicht is het dus niet nodig de krimpscheuren tegen te

gaan. Meer gedetailleerde besluiten moeten blijken uit de regressies.

Tabel 4.27: Correlaties tussen de krimpscheuren en de sinterkwaliteit

SIN1 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

bc -0,0439 -0,0798 0,0494 -0,1453 -0,1402

lc,rel -0,0820 0,1679 -0,0256 0,0588 0,0876

Ac,rel -0,1170 0,1201 0,0076 -0,0388 0,0092

SIN2 LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

bc 0,0163 -0,0424 -0,0416 0,0069 -0,1590

lc,rel -0,1493 0,1027 0,1330 -0,1695 0,0528

Ac,rel -0,1234 0,0735 0,0981 -0,1535 -0,0159


4.4 Samenvatting

Een aantal trends waren zichtbaar in de onderzochte gegevens, waarvan de meeste verklaard

konden worden aan de hand van het procesverloop of toevalligheden in de ingestelde parameters.

De krimpscheuren worden vooral beınvloed door de ladingsamenstelling, de laaghoogte en de

verticale staven. Ze hebben een positief effect op de productiviteit, doordat ze het vlamfront

gemakkelijker door de lading laten trekken. Op de sinterkwaliteit hebben ze op het eerste gezicht

geen grote invloed, wat zou betekenen dat het nuttig is de krimpscheuren te bevorderen. Een

regressie van de onderzochte grootheden moet dit bevestigen.

Hoofdstuk 5

Regressies

Nu we een beeld hebben van de invloeden van alle parameters op de scheurvorming, de pro-

ductiviteit en de sinterkwaliteit, is het mogelijk een aantal numerieke verbanden op te stellen,

waarin de meest invloedrijke parameters bevat zitten. Aan de hand van deze verbanden is het

dan mogelijk de proceswijzigingen te voorspellen, bij wijziging van bepaalde parameters.

5.1 De krimpscheuren

Van een aantal parameters is de invloed op de scheurvorming bekend:

• het percentage kalk (φk)

• het percentage brandstof (φbr)

• de laaghoogte (H)

• de diepte van de verticale staven bij SIN2 (zvs)

Aan de hand van deze parameters kan een lineair model voor de scheurafmetingen opgesteld

worden van de vorm:

gi = c0 +∑

ci,j .pj (5.1)

met gi grootheid i en pj parameter j.

72

HOOFDSTUK 5. REGRESSIES 73

Aangezien de relatieve scheuroppervlakte evenredig is met het product van de gemiddeld scheur-

breedte en de relatieve scheurlengte, is het voldoende een model voor bc en lc,rel op te stellen.

Het resultaat van de meervoudige regressie is weergegeven in tabel 5.1. Dezelfde effecten als in

het vorige hoofdstuk zijn waar te nemen:

• meer kalk zorgt voor bredere, maar kortere scheuren

• toevoegen van brandstof heeft net het omgekeerde effect

• een grotere laaghoogte vermindert de scheuren

Tabel 5.1: Coefficienten ci,j van de regressie van de scheurafmetingen

SIN1 SIN2

gi bc lc,rel bc lc,rel

c0 0,1044 m 2,2969 0,0322 m 2,0105

ci,φk0,0740 m -23,9252 0,1438 m -47,4525

ci,φbr0,6902 m 69,5070 0,1950 m 169,4466

ci,H -0,1424 -1,1716 1m -0,0083 -5,6574 1

m

ci,zvs 0 0 0,0122 6,7632 1m

Met de opgestelde formules kunnen de scheurafmetingen voorspeld worden bij wijzigingen van

de ingerekende parameters. Hiervoor is het wel belangrijk te weten hoe nauwkeurig het model is.

Op figuren 5.1 en 5.2 is te zien dat alle punten rond de bissectrice liggen, maar dat er een redelijk

grote spreiding is. Dit is enerzijds te wijten aan de grote spreidingen op de scheurgegevens, maar

anderzijds ook aan het beperkte aantal invloedsfactoren dat in rekening is gebracht.


0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

0.05

0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05

verzamelde gegevens (m)

reg

ressie

(m

)

SIN1 SIN2

Figuur 5.1: Verificatie van het model voor bc

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 2 4 6 8 10 12

verzamelde gegevens (-)

reg

ressie

(-)

SIN1 SIN2

Figuur 5.2: Verificatie van het model voor lc,rel


5.2 De productiviteit

Voor de productiviteit kunnen we op dezelfde manier een lineair model opstellen. De bekende

invloedsparameters zijn:

• de laaghoogte (H)

• de diepte van de verticale staven bij SIN2 (zvs)

• het percentage poederkalk (φkp)

Aangezien we een wiskundig model willen opstellen dat met een redelijke nauwkeurigheid de

scheurvorming kan voorspellen, is het best enkele andere parameters ook in rekening te nemen.

Bij de krimpscheuren was dit niet mogelijk, doordat de grote spreidingen op de scheurgegevens

voor een vertekend beeld zouden zorgen.

Voor de selectie van de bijkomende parameters kan beroep gedaan worden op de correlatie-

coefficienten uit het vorige hoofdstuk. Daarnaast kan via een enkelvoudige lineaire regressie

voor elke parameter de richtingscoefficient van de regressielijn berekend worden, die ook een

beeld geeft van de invloed op de scheurafmetingen. Zo worden volgende parameters bekomen:

• het zwavelgehalte van de antraciet (ψa,S)

• het zwavelgehalte van de cokes (ψc,S)

Hoewel de krimpscheuren volgens hoofdstuk 4 een positief effect hebben op de productiviteit,

blijkt dit effect klein ten opzichte van de overige invloeden. Het resultaat van de regressie staat

in tabellen 5.2 en 5.3.

Bij de eerste poging werden alle vermelde parameters meegerekend. Een aantal van de berekende

coefficienten heeft het verwachte teken:

• meer poederkalk zorgt voor een hogere productiviteit

• een hoger zwavelgehalte in de cokes geeft een lagere productiviteit

• een hoger zwavelgehalte in de antraciet geeft een lagere productiviteit op SIN2

• het gebruik van de verticale staven vergroot de productiecapaciteit


De andere coefficienten komen echter niet overeen met de eerdere bevindingen:

• een grotere laaghoogte verhoogt de productiviteit in de werkelijkheid, wat niet blijkt uit

de coefficienten

• een hoger zwavelgehalte in de antraciet heeft op SIN1 niet hetzelfde effect als op SIN2 en

de waarden komen ook niet overeen met de waarden voor de zwavelgehaltes van de cokes.

De invloed van deze parameters wordt verkeerd ingeschat door de wisselwerking met de vele

andere invloedsfactoren in het sinterproces. Het is dan ook beter deze parameters weg te laten

uit de berekeningen, wat bij de tweede poging is gebeurd.

Tabel 5.2: Coefficienten ci,j van de regressie van de productiviteit voor SIN1

SIN1

poging 1 poging 2

gi vvf mu vvf mu

c0 0,2974 mms 273,27 t

h 0,2911 mms 221,25 t

h

ci,H 4,88.10−5 1s -76,59 t

h.m 0 0

ci,φkp3,2765 mm

s 3284,43 th 5,7419 mm

s 5196,70 th

ci,ψa,S0,3521 mm

s -232,64 th 0 0

ci,ψc,S-1,4464 mm

s -36,78 th -1,2885 mm

s -139,27 th

Tabel 5.3: Coefficienten ci,j van de regressie van de productiviteit voor SIN2

SIN2

poging 1 poging 2

gi vvf mu vvf mu

c0 0,3478 mms 826,31 t

h 0,2435 mms 551,35 t

h

ci,H -1,81.10−4 1s -1,81.10−4 t

h.m 0 0

ci,zvs 1,40.10−4 1s 297,43 t

h.m 1,50.10−4 1s 321,85 t

h.m

ci,φkp3,2154 mm

s 7000,49 th 2,8268 mm

s 5702,55 th

ci,ψa,S-1,0095 mm

s -3748,99 th -2,8513 mm

s -8702,48 th

ci,ψc,S-3,7428 mm

s -3425,74 th -2,7176 mm

s -663,02 th


Uit figuren 5.3 en 5.4 blijkt dat het model voor de productiviteit veel nauwkeuriger is dan het

model voor de scheurafmetingen. Dit is waarschijnlijk te wijten aan de grote spreidingen op de

scheurafmetingen.

0.00017

0.00019

0.00021

0.00023

0.00025

0.00027

0.00029

0.00031

0.00033

0.00035

0.00017 0.00019 0.00021 0.00023 0.00025 0.00027 0.00029 0.00031 0.00033 0.00035

verzamelde gegevens (m/s)

reg

ressie

(m

/s)

SIN1 SIN2

Figuur 5.3: Verificatie van het model voor vvf

150

250

350

450

550

650

750

150 250 350 450 550 650 750

verzamelde gegevens (t/h)

reg

ressie

(t/

h)

SIN1 SIN2

Figuur 5.4: Verificatie van het model voor mu


5.3 De sinterkwaliteit

Tenslotte kunnen we een analoog model opstellen voor de verschillende aspecten van de sinter-

kwaliteit. Hier is de analyse echter iets complexer, doordat voor elke grootheid andere invloeden

overwegen. De berekende coefficienten zijn meteen weergegeven in tabellen 5.4 en 5.5. Figuren

5.5 t.e.m. 5.9 tonen de nauwkeurigheid van de opgestelde modellen, die goed is voor de LTB-

en de permagnag-waarde, maar minder goed voor de overige kwaliteitsparameters.

Tabel 5.4: Coefficienten ci,j van de regressie van de sinterkwaliteit voor SIN1

SIN1

gi LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

c0 0,2135 0,0977 0,0674 0,0324 -0,3290

ci,φbr0 0 0 0 19,1700

ci,φkp-0,1197 -0,0617 0 -2,8743 0

ci,H 0 0 -0,1631 1m 0 0

ci,To -1,80.10−4 1◦C -7,95.10−5 1

◦C 0 0 0

ci,ψa,vb0 0 0,0177 0,1279 0

ci,ψa,as 0,8221 0,2089 -0,0198 0,9808 0

ci,ψa,S16,5066 2,1366 7,9336 8,3090 0

ci,ψc,vb2,3573 -0,1836 0 0 0

ci,ψc,as -0,0189 0,1998 0 0 0

ci,ψb,Fetot0 0 0 0 -0,0524

ci,ψb,Al2O30 0 0 0 7,5667


Tabel 5.5: Coefficienten ci,j van de regressie van de sinterkwaliteit voor SIN2

SIN2

gi LTB0−0,5 ISO0−0,5 G0−5 G40+ P

c0 0,0820 0,0452 0,0358 0,0095 -0,0236

ci,φbr0 0 0 0 13,2672

ci,φkp-2,9129 -0,4016 0 0,4163 0

ci,H 0 0 -0,0560 1m 0 0

ci,To -4,47.10−5 1◦C -3,02.10−5 1

◦C 0 0 0

ci,ψa,vb0 0 0,1010 0,0543 0

ci,ψa,as 0,5418 0,1918 0,2430 0,8295 0

ci,ψa,S17,1907 6,5517 3,7594 20,1609 0

ci,ψc,vb0,1920 0,1155 0 0 0

ci,ψc,as 0,3041 0,0987 0 0 0

ci,ψb,Fetot0 0 0 0 0,0021

ci,ψb,Al2O30 0 0 0 4,6245

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

12 13 14 15 16 17 18 19 20

verzamelde gegevens (%)

reg

ressie

(%

)

SIN1 SIN2

Figuur 5.5: Verificatie van het model voor LTB0−0,5


5

5.2

5.4

5.6

5.8

6

6.2

6.4

6.6

5 5.2 5.4 5.6 5.8 6 6.2 6.4 6.6


reg

ressie

(%

)

SIN1 SIN2

Figuur 5.6: Verificatie van het model voor ISO0−0,5

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


reg

ressie

(%

)

SIN1 SIN2

Figuur 5.7: Verificatie van het model voor G0−5


5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

25

5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25


reg

ressie

(%

)

SIN1 SIN2

Figuur 5.8: Verificatie van het model voor G40+

20

30

40

50

60

70

80

20 30 40 50 60 70 80


reg

ressie

(%

)

SIN1 SIN2

Figuur 5.9: Verificatie van het model voor P


5.4 Uitbreidingen

Zoals al werd vermeld, is het mogelijk meer parameters in de berekeningen op te nemen dan hier

is gebeurd. Daarvoor moeten echter meer gegevens beschikbaar zijn om geen foute conclusies te

trekken. In deze studie zijn enkel de belangrijkste parameters besproken, maar zelfs hier bleek

al meermaals dat de gevonden resultaten niet overeenkwamen met de werkelijkheid.

Met de verbanden die in dit hoofdstuk werden opgesteld is het mogelijk de werking van de

sinterfabriek te voorspellen bij variaties in de verschillende productieparameters. De nauwkeu-

righeid laat bij sommige modellen echter te wensen over. Een mogelijkheid om dit op te vangen

is gebruik te maken van een adaptief voorspellingsmodel [8], dat door het opvolgen van de pro-

cesgegevens op langere termijn andere verbanden kan blootleggen en nauwkeurigere resultaten

kan bereiken.

Hoofdstuk 6

Doorlaatbaarheid van de sinterkoek

De vorming van krimpscheuren heeft intuıtief een bepalende invloed op de doorlaatbaarheid

van de sinterkoek. Op de plaatsen waar de scheuren optreden zal de stromingsweerstand door

de sinterlading lager liggen dan op de rest van het oppervlak. Met andere woorden, een deel

van de verbrandingslucht zal langs de scheuren weglekken in plaats van deel te nemen aan

het verbrandingsproces. Om eenzelfde kwaliteit van sinter te kunnen garanderen, zullen de

bakventilatoren dus een groter debiet moeten leveren, wat ook een groter vermogen betekent.

6.1 Regeling van de bakventilatoren

De invloed van de krimpscheuren op de doorlaatbaarheid is het best te zien aan de verschuiving

van het werkingspunt van de bakventilatoren. Dit is het snijpunt van de ventilatorkarakteristiek

en de ladingskarakteristiek van de sinterketting (zie figuur 6.1).

In normale bedrijfsomstandigheden verandert de helling van de ladingskarakteristiek naargelang

de doorlaatbaarheid van de sinterlading. Een slechtere doorlaatbaarheid zorgt er dus voor dat

het werkingspunt omhoog verschuift langs de ventilatorkarakteristiek. Daarnaast zijn de venti-

latoren uitgerust met kleppen aan de ingang, die automatisch worden gesloten als de maximaal

toegelaten onderdruk bereikt wordt. Deze begrenzing is in de regeling van de ventilator inge-

bouwd om implosie van de elektrofilter te voorkomen, maar wordt normaal enkel in speciale

gevallen bereikt. Figuur 6.2 vat de regeling samen aan de hand van de karakteristieken.

Aangezien de krimpscheuren zorgen voor een verbeterde doorlaatbaarheid, zullen ze er niet voor

zorgen dat de kleppen moeten sluiten. Voor deze studie is het dus voldoende de werkingspunten

met volledig open kleppen te beschouwen.

83

HOOFDSTUK 6. DOORLAATBAARHEID VAN DE SINTERKOEK 84

Q

∆p

Q

∆p

Q

∆p

ventilator-

karakteristiek

ladings-

karakteristiek

werkingspunt

Figuur 6.1: Het werkingspunt van de bakventilator als snijpunt van de ventilatoren de ladings-

karakteristiek

Q

∆p

∆pmax

verminderde

doorlaatbaarheid

sluiten van

kleppen

Figuur 6.2: Regeling van de bakventilatoren

Het is ook belangrijk op te merken dat SIN2 beschikt over twee bakventilatoren. Normaal

gezien werken beide ventilatoren in parallel, maar als een kleiner debiet gewenst is, kan een van

de ventilatoren uitgeschakeld worden. Ook deze werkingspunten kunnen, gezien het beperkte

voorkomen, achterwege gelaten worden in deze studie.


6.2 Doorlaatbaarheid

Aangezien de sinterlading een poreuze laag is, kan voor het bepalen van de doorlaatbaarheid de

wet van Ergun gebruikt worden. Deze wet geeft het verband tussen de drukval over een poreus

medium en het debiet dat erdoor stroomt, in functie van de porositeit van het materiaal en de

viscositeit van het fluıdum [9]. Vereenvoudigd ziet de wet er als volgt uit:

∆p = c1.Q.H + c2.Q2.H (6.1)

Voor kleine Reynolds-getallen herleid dit zich tot de lineaire wet van Darcy:

∆p =µ.Q.H

κ.A(6.2)

waarin µ de dynamische viscositeit (Pa.s) van het fluıdum voorstelt, A de oppervlakte van het

sinterbed (m2) en κ de Darcy-permeabiliteit (eenheid darcy, 1D = 0, 9869µm2).

Daar de stroming doorheen de sinterlading in het turbulente gebied komt, kan de wet van Darcy

echter niet gebruikt worden. De wet van Ergun mag ook niet letterlijk toegepast worden, omdat

er een verbrandingsproces doorgaat in het poreus medium. Om dit op te lossen rekent men in de

praktijk met JPU (Japanese Permeablity Units) of BPU (British Permeability Units) [10, 11],

naargelang de gebruikte eenheden. Beiden worden berekend als:

Q

A.

(H

∆p

)0,6

(6.3)

In deze studie is het minder belangrijk exacte getalwaarden te kunnen kleven op de permeabi-

liteit, maar wel een algemeen beeld van de invloed van de krimpscheuren te krijgen. Daarom

volstaat het hier enkel de drukval ∆p en het debiet Q te beschouwen en de werkingspunten op

de ventilatorkarakteristieken te bestuderen.


6.3 De ventilatorkarakteristieken

De eerste stap is natuurlijk het bepalen van de karakteristieken van de bakventilatoren. Deze

zijn door de leverancier opgemeten bij de levering en zijn op papier beschikbaar (zie appendix

A). Om deze verder te kunnen verwerken is het best het wiskundig verband te bepalen tussen het

debiet en de onderdruk. Hiervoor werden de karakteristieken in hun werkingsgebieden benaderd

door middel van derdegraads veeltermen. Voor SIN1 wordt de ventilatorkarakteristiek:

∆p = (870 + 5, 27s

m3.Q− 0, 0181

s2

m6.Q2 + 1, 52.10−6 s3

m9.Q3) mmWK (6.4)

en voor SIN2:

∆p = (3257 + 5, 00s

m3.Q− 0, 0169

s2

m6.Q2 − 1, 05.10−6 s3

m9.Q3) mmWK (6.5)

met ∆p de verwezenlijkte onderdruk in mmWK en Q het debiet in m3/s. Bij SIN2 is het debiet

dubbel zo groot als in de appendix te zien is, aangezien er twee ventilatoren in parallel werken.

Om deze vergelijkingen te kunnen gebruiken, moeten ze nog omgerekend worden naar de eenhe-

den die in de database gebruikt worden, namelijk mbar en Nm3/h. De omzetting van mmWK

naar mbar gaat zeer eenvoudig volgens:

∆p(mmWK) = ∆p(mbar) 10, 0981

mbar

mmWK(6.6)

De omzetting van m3/s naar Nm3/h vergt echter iets meer rekenwerk doordat de temperatuur

aan de ingang van de ventilator tussenkomt. Hiervoor geldt onderstaand verband.

Q(m3/s) =T.1013, 25 mbar

298 K.(1013, 25 mbar −∆p)Q(Nm3/h) 1

3600 s/h(6.7)


6.4 Invloed van de krimpscheuren

Om de invloed van de scheuren op de doorlaatbaarheid van de sinterlading te onderzoeken is het

best alle gegevens uit de database om te rekenen naar een vaste referentie-ingangstemperatuur.

Een temperatuur die hiervoor handig is, is de ingangstemperatuur Tkar waarbij de karakteristiek

is opgemeten (428 K voor SIN1 en 423 K voor SIN2). Dit is voor beide sinterfabrieken gedaan en

weergegeven in onderstaande figuren. De werkingspunten van SIN1 liggen redelijk dicht bij de

theoretische karakteristiek. Bij SIN2 is er een groter verschil merkbaar, wat door drie factoren

wordt veroorzaakt:

• de karakteristiek is opgesteld in laboratoriumomstandigheden, wat een vertekend beeld

geeft;

• de slijtage aan de ventilatoren heeft een sterke invloed op de karakteristiek;

• de debietsmeting heeft een beperkte nauwkeurigheid (±10%).

75

85

95

105

115

125

135

550000 650000 750000 850000 950000 1050000 1150000

debiet (m³/h)

on

de

rdru

k (

mb

ar)

karakteristiek werkingspunten

Figuur 6.3: Ventilatorkarakteristiek en werkingsgebied van SIN1


95

105

115

125

135

145

155

165

175

185

1200000 1700000 2200000 2700000

debiet (m³/h)

on

de

rdru

k (

mb

ar)

karakteristiek werkingspunten

Figuur 6.4: Ventilatorkarakteristiek en werkingsgebied van SIN2

Om tenslotte de invloed van de scheuren te begroten moeten de correlaties tussen de scheuraf-

metingen en de doorlaatbaarheid bekeken worden. Op SIN1 is er geen effect merkbaar, maar

op SIN2 is er wel een duidelijk positief verband. De regressielijnen voor SIN2 hebben volgende

vergelijkingen:

Q = 1705119 m2/h.bc + 1657510 m3/h (6.8)

Q = 984151 m3/h.lc,rel + 6161 m3/h (6.9)

Als we deze regressielijnen verlengen tot de verticale assen en we veronderstellen dat de invloed

van de krimpscheuren lineair is, bekomen we het debiet dat door de sinterlading zou stromen

bij gebrek aan scheuren:

Q0 ≈ 1653130 m3/h (6.10)

Gezien het gemiddelde debiet van ±1701558 m3/h, betekent dit dat het lekdebiet door de scheu-

ren gemiddeld zo’n 3% van het totale rookgasdebiet bedraagt.

Dit ligt redelijk laag, maar is wel realistisch. Het grootste deel van het totale lekdebiet wordt na-

melijk aangezogen door spleten in de windkasten, elektrofilter, . . . Aangezien al die spleten samen

een grotere oppervlakte hebben als de krimpscheuren, is het logisch dat slechts een fractie van

het lekdebiet door de scheuren wordt veroorzaakt. Het totale lekdebiet wordt voor SIN2 geschat

op ±25% [5], waarvan het lekdebiet door de scheuren dus ongeveer een achtste bedraagt. Het


totale lekdebiet voor SIN1 wordt geschat op ±30%, waarvan de krimpscheuren geen merkbaar

deel uitmaken.

600000

650000

700000

750000

800000

850000

900000

0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05

bc (m)

de

bie

t (m

³/h

)

600000

650000

700000

750000

800000

850000

900000

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04

lc,rel (-)

de

bie

t (m

³/h

)

Figuur 6.5: Invloed van bc en lc,rel op de doorlaatbaarheid op SIN1


1000000

1200000

1400000

1600000

1800000

2000000

2200000

2400000

0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05

bc (m)

de

bie

t (m

³/h

)

1000000

1200000

1400000

1600000

1800000

2000000

2200000

2400000

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04

lc,rel (-)

de

bie

t (m

³/h

)

Figuur 6.6: Invloed van bc en lc,rel op de doorlaatbaarheid op SIN2

Wat nog als een nadelig effect kan gezien worden, is dat het grotere debiet dat de scheuren

veroorzaken, ook een groter vermogen eist. Dit is echter te verwaarlozen, aangezien het totale

werkingsgebied zich beperkt tot een kleine zone rond het ontwerppunt van de ventilatoren.

Hoofdstuk 7

Besluit

Voor deze studie zijn de gegevens van de twee sinterfabrieken van ArcelorMittal Gent onderzocht

over een periode van 10 maanden. De nadruk lag hierbij vooral op de factoren die de vorming

van krimpscheuren in de sinterkoek beınvloeden. Daarnaast werd ook aandacht besteed aan

de invloed van deze factoren op de productiviteit van de sinterfabrieken en de kwaliteit van de

geproduceerde sinter.

Een basisinzicht in de verschillende processen, die doorgaan voor, tijdens en na het sinteren, is

al voldoende om de meeste waarneembare effecten te kunnen verklaren. Er zijn echter enorm

veel factoren die een rol spelen, waarvan sommige moeilijk of niet zijn op te volgen, zoals bij-

voorbeeld de exacte plaats en afmetingen van het vlamfront. Deze studie is dan ook zeker niet

volledig, maar geeft wel een goed beeld van de belangrijkste invloeden.

Uit de resultaten blijkt dat de krimpscheuren vooral het resultaat zijn van de verdichting ten

gevolge van het sinteren en minder door het verdampen van de vochtinhoud van het mengsel.

Een verhoging van de laaghoogte heeft een vermindering van de krimpscheuren tot gevolg, net

als een groter gehalte kalksteen in het sintermengsel. Het verhogen van het brandstofgehalte

zorgt dan weer voor een toename van de scheuren.

De krimpscheuren hebben een positief effect op de productiecapaciteit, doordat ze in de bovenste

laag het voortschrijden van het vlamfront vergemakkelijken. Andere factoren die de productivi-

teit verbeteren, zijn het gehalte kalkpoeder en het gebruik van de verticale staven.

De sinterkwaliteit is per definitie de mate waarin de geproduceerde sinter geschikt is om ingezet

te worden in de hoogovens. De belangrijkste parameters om dit op te volgen zijn de warmsterk-

te (LTB-test) en de koudsterkte (ISO-test). Deze waarden kunnen worden verbeterd worden

91

HOOFDSTUK 7. BESLUIT 92

door poederkalk aan het sintermengsel toe te voegen en een goede ontsteking van de lading te

garanderen. Onzuiverheden in de brandstof (vluchtige bestanddelen, as en zwavel) hebben een

negatieve invloed op de kwaliteit. De invloed van de krimpscheuren op de sinterkwaliteit is

gering, er is echter wel een positieve invloed op de warmsterkte merkbaar, terwijl de koudsterkte

negatief beınvloed wordt.

Een laatste effect van de krimpscheuren is het lokaal beter doorlaatbaar maken van de sinter-

koek, waardoor een deel van de verbrandingslucht weglekt. Dit effect blijkt echter geen negatief

effect te hebben op het sinterproces, het bevordert zelfs de warmtewisseling tussen de verschil-

lende lagen. De bakventilatoren, die instaan voor het drukverschil over de sinterketting, moeten

door de betere doorlaatbaarheid wel een groter debiet leveren. De lek door de krimpscheuren is

echter te verwaarlozen ten opzichte van de lek die optreedt in de windkasten, de leidingen en de

elektrofilter.

Als besluit van het onderzoek kan gesteld worden dat er geen inspanningen moeten worden ge-

daan om de krimpscheuren te vermijden. In het geval dat het effect op de koudsterkte te groot

zou zijn, kan het wel nuttig zijn actie te ondernemen om de scheurafmetingen te verkleinen,

waarbij de resultaten van deze studie een hulp kunnen zijn.

Wegens de vele invloedsfactoren was het in deze relatief korte periode niet mogelijk alle effecten

op het sinterproces te onderzoeken. De invloed van het vochtgehalte van de sinterlading was

bijvoorbeeld niet ondubbelzinnig vast te stellen door de wisselwerking met de overige parame-

ters. Indien gewenst kunnen andere verbanden ook worden blootgelegd door de verschillende

parameters continu op te volgen over een langere periode.

Bijlage A

Ventilatorkarakteristieken

93

BIJLAGE A. VENTILATORKARAKTERISTIEKEN 94

SIN1

BIJLAGE A. VENTILATORKARAKTERISTIEKEN 95

SIN2

Bibliografie

[1] Gabriel Dauwels, Andre de Sloover, Raymond Fournelle en Johan Schelstraete, Cursus

siderurgie 2de jaar: Sinterfabriek, ArcelorMittal Gent, 2000

[2] Ken Van Avermaet, Ontwikkeling van een scheurdetectiesysteem bij het sinteren, Stagever-

slag ArcelorMittal Gent, 2007

[3] Thomas J. Ahrens, Rock Physics and Phase Relations: A Handbook of Physical Constants,

AGU Book Board, 1995

[4] Kenichi Higuchi, Takashi Orimoto, Fumio Koizumi, Hiroyuki Furuta, Yasushi Takamoto,

Takehiko Sato en Kazuyuki Shinagawa, Quality Improvement of Sintered Ore in Relation

to Blast Furnace Operation, Technical report Nippon Steel, 2006

[5] Filip Stas, Gabriel Dauwels en Johan Schelstraete, Cursus siderurgie 3de jaar: Sinterfabriek,

ArcelorMittal Gent, 2006

[6] Kenichi Higuchi, Takuya Kawaguchi, Masanori Kobayashi, Yohzoh Hosotani, Keiichi Na-

kamura, Koichi Iwamoto en Masami Fujimoto, Improvement of Productivity by Stand-

support Sintering in Commercial Sintering Machines, ISIJ International, 40, 12, 2000,

1188–1194

[7] Luc Bonte, Roland Sergeant, Alain Daelman, Gabriel Dauwels en Katleen Huysse, Influ-

ence of the coke and burden quality on the productivity of the blast furnace, Revue de

Metallurgie, 102, 6, 2005, S5–S10

[8] Rafael Barea, Javier Mochon, Cores Alesandro en Ramon D. Martın, Fuzzy control of

Micum Strength for Iron Ore Sinter, ISIJ International, 46, 5, 2006, 687–693

[9] E. P. Wonchala en J. R. Wynnyckyj, Nonisothermal flow of gases through packed beds,

Metallurgical and Materials Transactions B, 18, 1, 1987, 279–280

[10] Jasbir Khosa en James Manuel, Predicting Granulating Behaviour of Iron Ores Based on

Size Distribution and Composition, ISIJ International, 47, 7, 2007, 965–972

96

BIBLIOGRAFIE 97

[11] C. E. Loo en M. F. Hutchens2, Quantifying the Resistance to Airflow during Iron Ore

Sintering, ISIJ International, 43, 5, 2003, 630–636

Lijst van figuren

1.1 Positie van de sinterfabrieken in het productieproces van staal . . . . . . . . . . . 3

1.2 Opbouw van de sinterinstallaties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3 Gewichtsverhoudingen van de materiaalstromen binnen de sinterfabrieken . . . . 7

1.4 Micropelletisatie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.5 Scheuren in de sinterkoek op SIN1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1 Temperatuursverloop tijdens het bakproces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2 Dosering van het sintermengsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.3 Proefondervindelijk vastgestelde segregatieverschijnselen . . . . . . . . . . . . . . 13

3.1 Het effect van een slechte ontsteking op het sinterproces . . . . . . . . . . . . . . 22

3.2 Spreidingsintervallen scheurgegevens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.1 Te onderzoeken verbanden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.2 Verwaarloosbare componenten in de fijnbedding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.3 Varierende componenten in de fijnbedding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.4 De trends in de scheurafmetingen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.5 De twee types antraciet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.6 Gemiddelde scheurafmetingen per type antraciet . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.7 De constant blijvende percentages bedding, brandstof en fijnsinter . . . . . . . . 39

4.8 De trends in het kalkpercentage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

4.9 Gemiddelde scheurafmetingen in en buiten de piekperiode in het kalkpercentage . 40

4.10 Gemiddelde scheurafmetingen met en zonder toevoeging van poederkalk . . . . . 41

4.11 De trends in het vochtgehalte op beide sinterfabrieken . . . . . . . . . . . . . . . 42

4.12 Het vochtgehalte van de sinterlading in functie van het vochtgehalte . . . . . . . 43

4.13 De relatieve scheuroppervlakte in functie van het vochtgehalte . . . . . . . . . . . 43

4.14 Gemiddelde scheurafmetingen voor de verschillende laaghoogtes . . . . . . . . . . 44

4.15 Gemiddelde scheurafmetingen voor de verschillende dieptes van de verticale staven 45

98

LIJST VAN FIGUREN 99

4.16 Krimpscheuren ontstaan in de groeven van de verticale staven . . . . . . . . . . . 46

4.17 Gemiddelde scheurafmetingen bij de verschillende oventemperaturen . . . . . . . 47

4.18 De trends in de snelheid van het vlamfront . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

4.19 De trends in de uurproductie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

4.20 Gemiddelde productiviteit per type antraciet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

4.21 Gemiddelde productiviteit in en buiten de piekperiode van het kalkpercentage . . 52

4.22 Gemiddelde productiviteit met en zonder toevoeging van poederkalk . . . . . . . 53

4.23 De trends in de percentages fijnsinter op beide sinterfabrieken . . . . . . . . . . . 54

4.24 Gemiddelde productiviteit voor de verschillende laaghoogtes . . . . . . . . . . . . 55

4.25 Gemiddelde productiviteit voor de verschillende dieptes van de verticale staven . 56

4.26 Gemiddelde productiviteit bij de verschillende oventemperaturen . . . . . . . . . 57

4.27 De uurproductie in functie van de gemiddelde scheurbreedte . . . . . . . . . . . . 58

4.28 De trends in de permagnagwaarden op beide sinterfabrieken . . . . . . . . . . . . 59

4.29 Gemiddelde sinterkwaliteit per type antraciet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

4.30 Gemiddelde sinterkwaliteit in en buiten de piekperiode van het kalkpercentage . 63

4.31 Gemiddelde sinterkwaliteit met en zonder toevoeging van poederkalk . . . . . . . 64

4.32 Gemiddelde sinterkwaliteit voor de verschillende laaghoogtes . . . . . . . . . . . 66

4.33 Gemiddelde sinterkwaliteit voor de verschillende dieptes van de verticale staven . 68

4.34 Gemiddelde sinterkwaliteit bij de verschillende oventemperaturen . . . . . . . . . 69

5.1 Verificatie van het model voor bc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5.2 Verificatie van het model voor lc,rel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5.3 Verificatie van het model voor vvf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5.4 Verificatie van het model voor mu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5.5 Verificatie van het model voor LTB0−0,5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

5.6 Verificatie van het model voor ISO0−0,5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

5.7 Verificatie van het model voor G0−5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

5.8 Verificatie van het model voor G40+ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

5.9 Verificatie van het model voor P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

6.1 Het werkingspunt van de bakventilator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

6.2 Regeling van de bakventilatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

6.3 Ventilatorkarakteristiek en werkingsgebied van SIN1 . . . . . . . . . . . . . . . . 87

6.4 Ventilatorkarakteristiek en werkingsgebied van SIN2 . . . . . . . . . . . . . . . . 88

6.5 Invloed van bc en lc,rel op de doorlaatbaarheid op SIN1 . . . . . . . . . . . . . . . 89

LIJST VAN FIGUREN 100

6.6 Invloed van bc en lc,rel op de doorlaatbaarheid op SIN2 . . . . . . . . . . . . . . . 90

Lijst van tabellen

3.1 Overzicht van de relevante grootheden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4.1 Correlaties tussen de beddingsamenstelling en de scheurvorming . . . . . . . . . 34

4.2 Correlaties tussen de brandstofgranulometrie en de scheurvorming . . . . . . . . 36

4.3 Gemiddelde samenstelling van beide types antraciet . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.4 Correlaties tussen de brandstofanalyses en de scheurvorming . . . . . . . . . . . . 38

4.5 Correlaties tussen de sintersamenstelling en de scheurvorming . . . . . . . . . . . 41

4.6 Correlaties tussen het vochtgehalte en de scheurvorming . . . . . . . . . . . . . . 42

4.7 Correlaties tussen de laaghoogte en de scheurvorming . . . . . . . . . . . . . . . 44

4.8 Correlaties tussen de diepte van de verticale staven en de scheurvorming . . . . . 46

4.9 Correlaties tussen de oventemperatuur en de scheurvorming . . . . . . . . . . . . 47

4.10 Correlaties tussen de beddingsamenstelling en de productiviteit . . . . . . . . . . 49

4.11 Correlaties tussen de brandstofgranulometrie en de productiviteit . . . . . . . . . 50

4.12 Correlaties tussen de brandstofanalyses en de productiviteit . . . . . . . . . . . . 51

4.13 Correlaties tussen de ladingsamenstelling en de productiviteit . . . . . . . . . . . 53

4.14 Correlaties tussen het vochtgehalte en de productiviteit . . . . . . . . . . . . . . 54

4.15 Correlaties tussen de laaghoogte en de productiviteit . . . . . . . . . . . . . . . . 55

4.16 Correlaties tussen de diepte van de verticale staven en de productiviteit . . . . . 56

4.17 Correlaties tussen de oventemperatuur en de productiviteit . . . . . . . . . . . . 57

4.18 Correlaties tussen de krimpscheuren en de productiviteit . . . . . . . . . . . . . . 58

4.19 Correlaties tussen de beddingsamenstelling en de sinterkwaliteit . . . . . . . . . . 60

4.20 Correlaties tussen de brandstofgranulometrie en de sinterkwaliteit . . . . . . . . . 60

4.21 Correlaties tussen de brandstofanalyses en de sinterkwaliteit . . . . . . . . . . . . 62

4.22 Correlaties tussen de mengselsamenstelling en de sinterkwaliteit . . . . . . . . . . 65

4.23 Correlaties tussen het vochtgehalte en de sinterkwaliteit . . . . . . . . . . . . . . 65

4.24 Correlaties tussen de laaghoogte en de sinterkwaliteit . . . . . . . . . . . . . . . . 67

4.25 Correlaties tussen de diepte van de verticale staven en de sinterkwaliteit . . . . . 67

101

LIJST VAN TABELLEN 102

4.26 Correlaties tussen de ontsteking en de sinterkwaliteit . . . . . . . . . . . . . . . . 69

4.27 Correlaties tussen de krimpscheuren en de sinterkwaliteit . . . . . . . . . . . . . 70

5.1 Coefficienten ci,j van de regressie van de scheurafmetingen . . . . . . . . . . . . . 73

5.2 Coefficienten ci,j van de regressie van de productiviteit voor SIN1 . . . . . . . . . 76

5.3 Coefficienten ci,j van de regressie van de productiviteit voor SIN2 . . . . . . . . . 76

5.4 Coefficienten ci,j van de regressie van de sinterkwaliteit voor SIN1 . . . . . . . . 78

5.5 Coefficienten ci,j van de regressie van de sinterkwaliteit voor SIN2 . . . . . . . . 79

Onderzoek naar het optreden van krimpscheuren tijdens het...

Documents

Transcript of Onderzoek naar het optreden van krimpscheuren tijdens het...