段家華,吳光耀，嚴(yán) 海，曹 重

(武昆股份玉溪新興鋼鐵有限公司，云南 玉溪 653100)

高爐用鐵球團(tuán)礦在高爐入爐前后經(jīng)過(guò)多次裝卸和堆積，在整個(gè)過(guò)程中不可避免地發(fā)生擠壓、碰撞、沖擊等機(jī)械運(yùn)動(dòng)，使球團(tuán)礦表皮小塊掉落、球團(tuán)破碎成粉，在進(jìn)入高爐后導(dǎo)致高爐生產(chǎn)不穩(wěn)。其抗壓強(qiáng)度決定了球團(tuán)礦在高爐中的機(jī)械強(qiáng)度指標(biāo)；球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度高低，粉末的多少直接決定著其在高爐內(nèi)的料層透氣性好壞；球團(tuán)礦壓強(qiáng)度高還能減少工業(yè)粉塵的排放。本文對(duì)球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度值測(cè)量不確定度進(jìn)行評(píng)定，旨在衡量球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果。目前，還沒(méi)有查閱到球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度值測(cè)量不確定度評(píng)定相關(guān)文章或報(bào)道，但測(cè)量其不確定度可以很好地監(jiān)控高爐用球團(tuán)礦質(zhì)量波動(dòng)情況及其機(jī)械強(qiáng)度的均勻性，可以有效督促高爐用球團(tuán)礦供貨廠家改善球團(tuán)礦質(zhì)量，保障公司使用球團(tuán)礦的穩(wěn)定性，從而促進(jìn)高爐冶煉，保證公司高爐生產(chǎn)順利進(jìn)行。目前國(guó)內(nèi)測(cè)定球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度的方法來(lái)源于《高爐和直接還原用鐵球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度的測(cè)定》(GB/T14201—2018)，而國(guó)外測(cè)定方法來(lái)源于ISO4700鐵礦石球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)比較壓板能力、試驗(yàn)速度、試樣數(shù)量及結(jié)果報(bào)出均保持同一范圍。近年來(lái)，通常采用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度，但存在操作繁瑣、試驗(yàn)速度慢、操作人員需要連續(xù)性跟蹤試驗(yàn)等特點(diǎn)，已不適應(yīng)當(dāng)前繁重的生產(chǎn)任務(wù)。本文采用技術(shù)較成熟的全自動(dòng)冶金球團(tuán)抗壓試驗(yàn)機(jī)解決以上問(wèn)題，提高了檢測(cè)精度。

1 概 述

壓板以一個(gè)特定的速度把壓力負(fù)荷施加到一定粒度范圍內(nèi)的單個(gè)球團(tuán)礦上，直至球團(tuán)礦完全破裂時(shí)所受最大壓力負(fù)荷，對(duì)所有球團(tuán)試樣重復(fù)這個(gè)過(guò)程，計(jì)算得到的所有測(cè)量值的算術(shù)平均值就是抗壓強(qiáng)度值。依據(jù)《高爐和直接還原用鐵球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度的測(cè)定》(GB/T14201—2018)[1]，《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》(JJF1059.1—2012)[2]；環(huán)境條件：室溫；測(cè)量設(shè)備：北京泰格瑞祥全自動(dòng)冶金球團(tuán)抗壓試驗(yàn)機(jī)(型號(hào)RE2014Q)；測(cè)量方法：將混勻縮分制備的試樣用 12.5 mm 的方孔標(biāo)準(zhǔn)板篩進(jìn)行篩分，形成粒度為-12.5～+10 mm 的抗壓強(qiáng)度試樣，試樣在烘箱(105±5℃)中烘干 2 h，冷卻至室溫，每組檢測(cè)試樣隨機(jī)選取試樣顆粒60顆，用全自動(dòng)冶金球團(tuán)抗壓試驗(yàn)機(jī)逐份測(cè)量，每2組測(cè)量結(jié)果平均值作為一個(gè)報(bào)出值。

2 測(cè)量不確定度重要來(lái)源分析

按照鐵球團(tuán)礦測(cè)量過(guò)程分析，高爐用鐵球團(tuán)礦測(cè)量不確定度評(píng)定主要和以下幾個(gè)分量有關(guān)：

1)測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度；

2)球團(tuán)礦抗壓試驗(yàn)機(jī)測(cè)力儀引入的不確定度；

3)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀引入的不確定度；

4)計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)帶來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

3 測(cè)量不確定度分量的評(píng)定[3-6]

建立數(shù)學(xué)模型：

(1)

式(1)中：P為球團(tuán)礦抗壓平均值；Pi為球團(tuán)抗壓分值

3.1 重復(fù)性測(cè)量不確定度評(píng)定UA(P)，屬于A類(lèi)評(píng)定

按照試驗(yàn)方法隨機(jī)選取符合試驗(yàn)條件的鐵球團(tuán)礦60顆/份的試樣5組進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，計(jì)算其平均值，數(shù)據(jù)計(jì)算相同條件下測(cè)量重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差, 采用貝塞爾法:

相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度UA(P)=33.82/2119=1.59%。

3.2 球團(tuán)礦抗壓試驗(yàn)機(jī)測(cè)力儀分量不確定度評(píng)定UB1(P)

球團(tuán)礦抗壓試驗(yàn)機(jī)測(cè)力儀分量不確定度來(lái)自于測(cè)力儀校準(zhǔn)證書(shū)給定的擴(kuò)展不確定度，屬于B類(lèi)評(píng)定。校準(zhǔn)證書(shū)所給的擴(kuò)展不確定度U=0.4%,則區(qū)間半寬度a=U=0.4%,按照均勻分布,球團(tuán)礦抗壓試驗(yàn)機(jī)測(cè)力儀分量不確定度:

3.3 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀分量不確定度評(píng)定UB2(P)

3.4 計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)分量不確定度評(píng)定UB3(P)

根據(jù)JJF1103—2003 計(jì)量技術(shù)規(guī)范，計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)所引入的B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度UB3(P)為0.2%。

UB3(P)= 0.2%

3.5 B類(lèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定 UC(P)

3.7 擴(kuò)展不確定度評(píng)定

取置信度為95%，則k=2，擴(kuò)展不確定度

U95rel(P)=k×UC(P)=2×1.62%=3.2%。

3.8 分析結(jié)果表示

用全自動(dòng)冶金抗壓試驗(yàn)機(jī)測(cè)定高爐用鐵球團(tuán)礦抗壓值的報(bào)出結(jié)果可以表示為:

P=2 119 ±(2 119×3.2%)=2 119 ±67.8 ,k=2

4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

為了證明本方法檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性及再現(xiàn)性，隨機(jī)抽取4個(gè)樣品與公司有仲裁資格的技術(shù)中心、公司巡檢部、本實(shí)驗(yàn)室電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(現(xiàn)用方法)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，各檢測(cè)方法檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 各檢測(cè)方法檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

表1數(shù)據(jù)證明本方法檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性更接近公司技術(shù)中心及公司巡檢部的檢測(cè)結(jié)果，優(yōu)于電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的檢測(cè)結(jié)果。

5 結(jié) 論

根據(jù)以上不確定度分量的評(píng)定，可以看出用全自動(dòng)冶金抗壓試驗(yàn)機(jī)測(cè)定高爐用鐵球團(tuán)礦抗壓值的測(cè)量不確定度主要來(lái)源為重復(fù)性測(cè)量所引起的A類(lèi)測(cè)量不確定度，通過(guò)日常分析發(fā)現(xiàn)重復(fù)性測(cè)量不確定度偏大是因?yàn)閺S家所供鐵球團(tuán)礦造球工藝波動(dòng)，顆粒間抗壓強(qiáng)度偏差較大，本方法的測(cè)量不確定度U95rel(P)=3.2%，k=2。對(duì)不同實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較證明，本方法檢測(cè)準(zhǔn)確度更高，檢測(cè)再現(xiàn)性?xún)?yōu)于現(xiàn)有方法，且分析速度更快，檢測(cè)過(guò)程操作人員不需要連續(xù)性操作，節(jié)省了人力物力。