TY - BOOK

T1 - SmartSinter - Materialverfolgung von Schüttgut und dessen Eigenschaften

AU - Weichbold, Christian

N1 - gesperrt bis 14-10-2025

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - Sinter ist ein dominierender Einsatzstoff für den Hochofen und stellt einen kontinuierlichen, inhomogenen Gutstrom dar. Je nach Prozessschritt finden sich unterschiedliche Materialflussstrukturen (linear, konvergierend, divergierend, usw.) im Gutstrom wieder. Um einen solchen Gutstrom und seine relevanten Attribute wie Qualität oder andere Merkmale beschreiben zu können, wurde im Zuge dieser Arbeit ein Modellkonzept entwickelt und am Beispiel der Sinteranlage der voestalpine Stahl Donawitz Gmbh validiert. Siebe und Förderstrecken lassen sich in Bezug auf den Materialfluss verhältnismäßig leicht beobachten und beschreiben. Sinterkühler oder Möllerbunker stellen eine Herausforderung dar, da sich ihr Inneres der Beobachtung entzieht. Um die Flusscharakteristik dieser Teilbereiche zu untersuchen, wurden ein physisches Bunkerschnittmodell, Bunkersimulationen (DEM - diskrete Elemente Methode) sowie Traceruntersuchungen (RFID \& Farbtracer) in den Betriebsanlagen angewendet. Damit wurde für den Kühler eine Übergangsfunktion für den Gutstrom gefunden. Diese Funktion beschreibt die Antwort des Systems bei sprunghafter Änderung einer Guteigenschaft am Eingang. Durch die im Gegensatz zum Sinterkühler moderat vorherrschenden Guttemperaturen im Möllerbunker wurde die Anwendbarkeit der RFID-Technologie in diesem Bereich untersucht. Der Einsatz der Technologie liefert wichtige Erkenntnisse über das Flussverhalten in diesem Teilbereich. In den Möllerbunkern herrscht ein ausgeprägter Kernfluss vor, was mit allen drei angewendeten Methoden bestätigt wurde. Die DEM-Simulation konnte diesen quantifizieren und lieferte darüber hinaus wichtige Aussagen über Entmischungsvorgänge beim Befüllen und Entleeren des Möllerbunkers. Somit wurde festgestellt, dass eine ursprünglich gleichmäßige Kornverteilung nach der Bunkeranlage stark schwanken muss. Aus dem breiten Spektrum der Möglichkeiten, unterschiedliche Guteigenschaften zu messen, konzentrierte sich diese Arbeit auf die Festigkeitsindikatoren, Korngrößenverteilungen, Massen und Volumina sowie chemische Zusammensetzungen. Während Massen gut online über Bandwaagen verfolgbar sind, können qualifizierte chemische Analysen des Gutstromes nur über Stichproben realisiert werden. Bei idealer Gestaltung des Probenahmeprozesses sind Ergebnisse nicht sofort verfügbar und für Prozesssteuerung bzw. Qualitätsverfolgung einsetzbar. Alternativ wurden online-Messtechniken zur Bestimmung der Korngrößenverteilung untersucht und die Herausforderungen dieser Systeme erläutert. Die festgestellten unterschiedlichen chemischen Analysen in den einzelnen Kornklassen und Erkenntnisse aus den Bunkeruntersuchungen können zur Beeinflussung des nachgelagerten Hochofenprozesses benutzt werden. Das Ergebnis dieser Arbeit stellt ein validiertes Modellkonzept dar, dass Flusscharakteristik und Guteigenschaften kombiniert und in anderen Schüttgutbranchen, wie Bergbau, Landwirtschaft, Rohstoffindustrie, usw. Anwendung finden kann.

AB - Sinter ist ein dominierender Einsatzstoff für den Hochofen und stellt einen kontinuierlichen, inhomogenen Gutstrom dar. Je nach Prozessschritt finden sich unterschiedliche Materialflussstrukturen (linear, konvergierend, divergierend, usw.) im Gutstrom wieder. Um einen solchen Gutstrom und seine relevanten Attribute wie Qualität oder andere Merkmale beschreiben zu können, wurde im Zuge dieser Arbeit ein Modellkonzept entwickelt und am Beispiel der Sinteranlage der voestalpine Stahl Donawitz Gmbh validiert. Siebe und Förderstrecken lassen sich in Bezug auf den Materialfluss verhältnismäßig leicht beobachten und beschreiben. Sinterkühler oder Möllerbunker stellen eine Herausforderung dar, da sich ihr Inneres der Beobachtung entzieht. Um die Flusscharakteristik dieser Teilbereiche zu untersuchen, wurden ein physisches Bunkerschnittmodell, Bunkersimulationen (DEM - diskrete Elemente Methode) sowie Traceruntersuchungen (RFID \& Farbtracer) in den Betriebsanlagen angewendet. Damit wurde für den Kühler eine Übergangsfunktion für den Gutstrom gefunden. Diese Funktion beschreibt die Antwort des Systems bei sprunghafter Änderung einer Guteigenschaft am Eingang. Durch die im Gegensatz zum Sinterkühler moderat vorherrschenden Guttemperaturen im Möllerbunker wurde die Anwendbarkeit der RFID-Technologie in diesem Bereich untersucht. Der Einsatz der Technologie liefert wichtige Erkenntnisse über das Flussverhalten in diesem Teilbereich. In den Möllerbunkern herrscht ein ausgeprägter Kernfluss vor, was mit allen drei angewendeten Methoden bestätigt wurde. Die DEM-Simulation konnte diesen quantifizieren und lieferte darüber hinaus wichtige Aussagen über Entmischungsvorgänge beim Befüllen und Entleeren des Möllerbunkers. Somit wurde festgestellt, dass eine ursprünglich gleichmäßige Kornverteilung nach der Bunkeranlage stark schwanken muss. Aus dem breiten Spektrum der Möglichkeiten, unterschiedliche Guteigenschaften zu messen, konzentrierte sich diese Arbeit auf die Festigkeitsindikatoren, Korngrößenverteilungen, Massen und Volumina sowie chemische Zusammensetzungen. Während Massen gut online über Bandwaagen verfolgbar sind, können qualifizierte chemische Analysen des Gutstromes nur über Stichproben realisiert werden. Bei idealer Gestaltung des Probenahmeprozesses sind Ergebnisse nicht sofort verfügbar und für Prozesssteuerung bzw. Qualitätsverfolgung einsetzbar. Alternativ wurden online-Messtechniken zur Bestimmung der Korngrößenverteilung untersucht und die Herausforderungen dieser Systeme erläutert. Die festgestellten unterschiedlichen chemischen Analysen in den einzelnen Kornklassen und Erkenntnisse aus den Bunkeruntersuchungen können zur Beeinflussung des nachgelagerten Hochofenprozesses benutzt werden. Das Ergebnis dieser Arbeit stellt ein validiertes Modellkonzept dar, dass Flusscharakteristik und Guteigenschaften kombiniert und in anderen Schüttgutbranchen, wie Bergbau, Landwirtschaft, Rohstoffindustrie, usw. Anwendung finden kann.

KW - bulk material

KW - sinter

KW - rfid

KW - material tracking

KW - continuous inhomogeneous material flow

KW - bunker flow

KW - Schüttgut

KW - Sinter

KW - RFID

KW - Materialverfolgung

KW - kontinuierlicher

KW - inhomogenen Materialfluss

KW - Bunkerfluss

M3 - Dissertation

ER -