反应烧结制备SiC陶瓷的研究进展_郝斌

反应烧结制备SiC陶瓷的研究进展

郝　斌1,2　陈立君1　杨　霞2

(1唐山学院环境与化学工程系　河北唐山　063000)　(2北京科技大学材料科学与工程学院　北京　100083)

摘　要　介绍了传统烧结、Hucke工艺和反应烧结碳化硅陶瓷材料的制备工艺,总结了3种烧结机理,讨论了成形工艺、氧化、素坯密度、真空热处理温度等几种因素对反应烧结碳化硅陶瓷组织和力学性能的影响,最后对反应烧结碳化硅存在的问题和今后的发展方向进行了总结和展望。

关键词　反应烧结　碳化硅　陶瓷　烧结机理

Study on Prep aration of R eaction-Sintered Silicon C arbude Ceramic

Hao Bin1,2,Chen Lijun1,Y ang X ia2(1Environmental and Chemical Engineering Department,T angshan C ollege,Hebei,T angshan, 063000)(2School of Materials Science and Engineering,University of Science and T echnology Beijing,Beijing,100083)

Abstract:Preparation technology,such as conventional sinter,Hucke technology and reaction-sintered silicon carbide and three sinter mechanisms of reaction-bonded silicon carbide ceramic were introduced in this paper.Several kinds of factors(shaping technology,oxy2 genization,biscuit density,heat treatment tem perature in vacuum etc.)that affect reaction-sintered silicon carbide ceramic were dis2 cussed.At last,the existing problems and the further development of reaction-sintered silicon carbide were als o summarized and pros2 pected.

K ey w ords:Reaction-sintering;S ilicon carbide;Ceramic;S inering mechanism

碳化硅陶瓷具有机械强度高、耐高温、抗氧化性强、热稳定性能好、热导率大、耐磨损性能好、耐化学腐蚀性能好、硬度高、抗热震性能好等优良的特性。碳化硅是所有非氧化物陶瓷中抗氧化性能最好的一种。碳化硅陶瓷不仅在高新技术领域发挥着重要的作用,而且在冶金、机械、能源和建材化工等热门领域也拥有广阔的市场。随着高新技术的不断发展,对碳化硅陶瓷的要求也越来越高,需要不同层次和不同性能的各种产品。早在20世纪50年代,P opper[1]首次提出反应烧结制备碳化硅。其基本原理是:具有反应活性的液硅或硅合金,在毛细管力的作用下渗入含碳的多孔陶瓷素坯,并与其中的碳反应生成碳化硅,新生成的碳化硅原位结合素坯中原有的碳化硅颗粒,浸渗剂填充素坯中的剩余气孔,完成致密化的过程。

1　反应烧结碳化硅的制备工艺

1.1　传统烧结

传统反应烧结的制备工艺如下:

SiC粉和C粉混合→成形→烘干→气氛保护排焦→高温渗Si→后续加工。

传统烧结法对碳化硅要求原材料的质量较高,工艺收缩率大,因此成本高且难于制备形状复杂的制品。加压烧结法工艺要求高,很难制备出大型的和形状复杂的制品。而反应烧结和上面两种烧结方法相比,成本低、工艺简单、生成能力大,但缺点是素坯的结构和添加剂会影响反应烧结碳化硅中残留的游离硅和空隙。因此,掌握反应烧结的机理对提高反应烧结的生产质量是很有必要的。

用有机粘结剂将SiC粉、C粉混合成形,其中SiC 粉的质量分数大于60%,经成形、干燥、排焦,最后渗硅制得。总体上来看,目前传统烧结方法是国内外制备反应烧结SiC应用最多的一种方法,但是仍然存在几个问题:①成本和能耗问题。传统烧结工艺制备过程中能耗大,成本高,主要原因是原料SiC粉的制备能耗大、成本高,烧结的周期很长,烧结温度高。②材料中游离硅的存在大大限制了材料的使用温度,一般情况下低于1380℃。③材料的可靠性不够高。材料的

均匀性差,易脆断,属于一般的脆性材料。

1.2　Hucke工艺

Hucke工艺以有机物为原料,通过化学反应制得坯体。此方法成功地用高分子聚合物通过裂解,制备了全碳质多孔坯体,再经过高温渗碳制得高性能反应烧结碳化硅。利用Hucke工艺制备的SiΠSiC复合材料,最高断裂强度达到1G Pa,一般可以达到600～700 MPa[3]。这是目前所报道的反应烧结碳化硅中性能最高的。Hucke工艺制备多孔生坯的突出优点是:可以通过化学反应中组分、浓度和温度等条件,比较精确地控制碳质骨架的结构。这种方法制备的骨架结构和用研磨、混合、粒度级配等机械操作方法制备的骨架结构相比,要均匀的多,可以得到高性能的反应烧结碳化硅制品。但是这种工艺也存在自身的缺点:原料价格昂贵,成本高,坯体前期制备工艺过程复杂,有机物的制备和热解过程中易放出大量的有毒气体,难以实现大规模的工业化。

1.3　反应烧结

反应烧结碳化硅是一种近乎完全致密的工程陶瓷[4]。反应烧结的制备过程如下:首先将碳化硅和粘结剂(如树脂)采用传统陶瓷的成形方法(压制成形、注浆成形和流延成形等)制成复合材料毛坯;然后把毛坯在惰性气氛下加热,粘结剂热解成玻璃态的碳,同时毛坯就成为多孔的碳和碳化硅形成的复合材料;热解后的坯体就是素坯。为了使形状更加接近于最终制品,将素坯机械加工以便减小后续加工的工作量。最后把机械加工后的素坯在惰性气氛下置于熔融的硅中加热,完成反应烧结过程。反应烧结制备碳化硅陶瓷的工艺流程如下:

SiC粉和粘结剂→成形→毛坯→预烧→素坯→机械加工→熔于硅溶液→反应烧结→制品。

与传统烧结和加压烧结制备方法相比,反应烧结工艺具有以下优点:

1)不需要特殊昂贵的设备,大大降低了制备成本。

2)制品的处理时间短[5]。

3)处理温度低。碳化硅是共价键结构,它的烧结通常需要高于1900℃的制备温度,而反应烧结仅仅需要在浸渗剂的液相线以上几十度就可以进行,和其它烧结工艺相比要低几百度。

4)样品处理过程中,尺寸变化小(<0.1%),并且制品完全致密。

5)可以制备大尺寸、形状复杂的制品。从理论上讲,烧结过程无需加压,故制品的尺寸仅仅受烧结炉大小的限制,其形状复杂的程度由成形的工艺决定。

6)成形方法多。如挤压、注射、压制和浇注等。

2　反应烧结机理

到目前为止,关于反应烧结碳化硅的机理的报道很多,总结起来主要有以下3种烧结机理:扩散控制机理、界面控制机理和溶解-再沉淀机理。下面对3种机理进行简单的介绍。

2.1　扩散控制机理[6～7]

Minnear发现在碳和硅之间连续的反应产物层,认为烧结过程受扩散控制。

另外,Wirth等也认为是碳和硅通过碳化硅的扩散速度决定了反应进程。当温度高于硅的熔点时,一旦碳浸在熔融的硅中,碳和硅就会立即反应生成碳化硅。当碳化硅层在碳的表面形成,碳和硅只有经过碳化硅层通过扩散才能继续反应形成碳化硅。由于碳和硅的反应速度极快,并且液态硅和碳的润湿角为0,所以进一步形成碳化硅的反应是由碳和硅通过碳化硅的扩散速率决定的。扩散控制机理有两种模型:膨胀模型和收缩模型。膨胀模型认为,碳扩散通过碳化硅层到达碳化硅与熔融硅的界面与硅反应生成碳化硅。收缩模型认为,硅通过碳化硅层的扩散速率大于碳通过碳化硅层的扩散速率,所以硅扩散通过碳化硅层到达碳-碳化硅的界面与碳反应生成碳化硅,这样可以形成连续的碳化硅层。

H on等指出,碳和硅的扩散是通过空位扩散机制。因为碳通过碳化硅层的扩散速率比硅的扩散速率大,所以碳化硅层的生成受碳离子空位扩散速率限制。2.2　界面控制机理

Hase等[8]发现在碳和硅之间存在连续的反应产物层,认为反应产物SiC和Si之间由于体积失配致使产物迅速崩裂,因此反应烧结过程受碳和硅之间的界面反应控制。碳和硅反应生成碳化硅,新生成的碳化硅是高度畸变,存在很大的内应力。当内应力大于碳化硅本身的张应力时,新生成的碳化硅就会从碳基体上剥落下来,从而露出未反应碳的表面,硅和碳继续反

应生成碳化硅,此反应的速率受到硅和碳接触界面的面积控制。

2.3　溶解-再沉淀机理

Ness 等

[9]

和Chiang 等

[10]

通过实验总结认为反应烧结碳化硅的反应机理为溶解-再沉淀型。他们发现β-SiC 不是在冷却阶段析晶的,而是在高温阶段生成的。

β-SiC 析出的是由于碳在液Si 中的浓度和局部温度变化而引起的。碳溶解在液态

Si 中是一个吸热

的过程,其中溶解热为247k J Πm ol ,但是α-SiC 从超饱和溶液中的结晶是一个放热的过程,

其中结晶热为362k J Πm ol 。由于溶解热和结晶热不同,就会导致温度

出现波动。浓度和温度随时间变化的情况见图1。当某一时刻温度最低,碳在液态硅中的溶解度就会达到超饱和,此时β-SiC 析出的碳在溶液中的溶解度最低,从而析出β-SiC ;当某一时刻温度最高时,碳在液态硅中的溶解度会最大,溶液中碳的浓度就最大。

图1　碳的浓度与温度随时间的波动图

Fig.1　Fluctuation graph of density and tem perature of C with time

图2　S i -C 二元相图

Fig.2　Binary phase diagram of S i -C

另外,郝寅雷等

[11]

通过实验同样认为反应烧结碳

化硅机理为溶解-再沉淀型。图2是Si -C 二元相图。通常的反应烧结碳化硅,硅的含量大于碳的含量。当体系的温度高于硅的熔点时,硅为液相,在素坯中就会在气孔形成的毛细管力的作用下渗入素坯。碳在硅中的溶解度随温度的升高而增大,且碳的溶解是放热反应,所以对碳的溶解起到促进作用。与此同时,碳化硅从液态硅中析出是一个吸热的过程,所以在碳的溶解处温度高,碳的浓度大,因此在反应烧结体的局部就形成了很大的温度梯度和浓度梯度。在这两个梯度的作用下,碳就会从浓度较高区向浓度较低区进行扩散,

在低温的区域析出碳化硅,高温区域的碳不断溶解,直至溶解完毕。析出的碳化硅可能在素坯中原有的α-SiC 颗粒表面定向生长,也可能在液态硅中均匀形核

和生长。当碳溶解完毕后,烧结体内部局部高温区域消失,液相中的碳达到过饱和状态,碳化硅析出,直至过饱和消除。当体系的温度降低时,碳化硅就从液相中析出,温度降到SiC 和Si 的共熔点温度时,SiC 和Si 同时从液相中析出。

以上3种反应机理在适用范围内均有一定的局限性,它们只能针对特定的实验现象作出合理的解释,而

不能单独用于解释所有的Si ΠC 反应。如扩散控制无法解释碳化硅基体表面的二次碳化硅层和碳纤维与熔融硅反应时所生成的不连续碳化硅颗粒。溶解-再沉淀机理无法解释碳基体表面出现的致密碳化硅层。

3　反应烧结碳化硅组织和力学性能的

影响因素

反应烧结制备碳化硅陶瓷的组织和力学性能要受一些因素的影响,如成形工艺、掺加SiC 晶片、生坯制备工艺参数、氧化、素坯密度和真空热处理制度等。下面分别对这些因素对碳化硅陶瓷的影响进行讨论。

3.1　成形工艺

陈日月等[12]研究了不同成形工艺对反应烧结碳化硅材料的素坯和烧结体的显微结构和力学性能的影响。利用干压、注浆和原位凝固3种成形工艺分别制得了碳化硅,对碳化硅的力学性能进行了研究。研究结果表明,原位凝固成形方法制得的素坯和用干压、注浆成形方法制得的素坯相比,素坯孔径更加均匀具有单峰性,孔洞的形状规则。另外,干压和注浆成形工艺制备的烧结体中存在大量的残余Si和C,而原位凝固成形工艺制备的碳化硅烧结体中不存在大块的残余Si 和C,并且裂纹扩展的路径更加曲折,抗弯强度大幅度得到提高。干压、注浆和原位凝固成形工艺制备的碳化硅材料试样密度分别为:2.86gΠ 、2.90gΠ 和3.03 gΠ ;抗弯强度分别为:254MPa±10MPa,263MPa±10 MPa和304±12MPa。

3.2　掺加SiC片晶

吉晓莉等[13]以液Si浸渗SiC片晶和C的坯体制备了SiC片晶增韧反应烧结SiC陶瓷材料,讨论了SiC 片晶的掺加分数及烧结温度对材料显微结构和力学性能的影响,并比较了所制得材料与传统反应烧结材料的力学性能。研究结果表明,当烧结温度较低时,SiC 片晶在烧结体中仍然以片晶的形态存在;当烧结温度提高到1800℃时,SiC片晶明显向SiC颗粒转变。材料的强度随着SiC片晶的掺入而提高,在SiC片晶的掺入质量分数为40%时达到最高点然后下降。低温烧结条件下,材料的断裂韧性随SiC片晶的掺入而有较大的增加,当SiC片晶的体积分数超过一定值后,材料的断裂韧性开始减小,随着SiC片晶尺寸的减小,断裂韧性值向高SiC片晶含量的方向移动。而在高温烧结条件下,材料中的SiC片晶向SiC颗粒的转变使材料的断裂韧性与传统的反应烧结SiC材料相近。与传统材料相比,掺加质量分数40%SiC片晶制备的材料,抗折强度由300MPa左右提高到587MPa,断裂韧性由3.5MPa?m1Π2提高到4.6MPa?m1Π2。

3.3　生坯制备工艺参数

生坯制备的工艺参数包括生坯含碳量、成形压力和生坯石油焦加入量、原始碳化硅粒径、碳粉粒度等。黄清伟等[14],宁向梅等[15]对生坯制备工艺参数及反应烧结SiC组织和性能的影响进行了研究。

1)生坯含碳量。随着生坯中含碳量的增加,材料的强度和密度都呈现先升后降的变化趋势,碳粉加入量为20%时,陶瓷强度和密度最高,分别为302MPa和3.09gΠ 。

2)成形压力。随着生坯成形压力的增加,陶瓷中碳化硅的含量增加。但当生坯成形压力过大时,陶瓷中将会出现残碳,严重时会造成生坯的不完全烧结。另外,随着生坯成形压力的增加,材料的强度和密度都呈现先增后减的趋势,在压力达到140MPa时,二者都达到最大值,分别为310MPa和3.11gΠ 。

3)生坯石油焦加入量。随着生坯石油焦加入量的增加,Si相数量减少,碳化硅含量增加,分离的碳化硅颗粒逐渐接近相连形成网络骨架,并且残碳有增加的趋势。另外还发现,随着石油焦加入量的增加,反应烧结SiC材料的强度和密度都呈现先增后减的趋势,其中在石油焦加入量为10%时达到最大值。

4)原始碳化硅粒径。原始碳化硅粒径也会影响材料的组织和性能。随着碳化硅原始粒径增大,材料的强度将会降低,密度有所升高。

5)碳粉粒度。随着碳粉粒度的逐渐增大,碳化硅陶瓷的强度和密度都呈降低的趋势。

3.4　氧化

文献[16]研究了在1300℃空气中的高温氧化对反应烧结碳化硅陶瓷室温断裂强度的影响。实验结果表明,随着高温氧化时间的延长,反应烧结碳化硅陶瓷的室温断裂强度呈现先升后降的变化趋势,当氧化时间为22.5h时,碳化硅材料的室温断裂强度达到最高,为334MPa。

3.5　素坯密度

素坯密度会对反应烧结碳化硅的物相组成、显微组织和力学性能产生影响。下面分别进行说明[17]。

1)物相组成。反应烧结碳化硅陶瓷的主要物相组成为β-SiC。当素坯密度较低时,反应烧结碳化硅的物相组成为β-SiC和Si;随着素坯密度的增加,当素坯密度为0.96gΠ 时,反应产物中相组成为β-SiC;再增加素坯的密度,反应产物中开始出现残余的碳。

2)显微组织。当素坯密度较低时,素坯中含有足够多的孔隙,这些孔隙为硅的熔融渗入提供了通道,碳转化为SiC后,大部分的孔隙由于体积膨胀而被填满,剩余的孔隙由硅填充。当素坯具有合适的密度(0.96 gΠ )时,素坯中的孔隙刚好满足碳完全转化时的体积

膨胀,反应烧结碳化硅中几乎全部为碳化硅;当素坯密度进一步增加时,素坯中的孔隙无法满足碳完全转化时的体积膨胀,因此反应烧结碳化硅中含有少量的残余硅和碳。

3)力学性能。随着素坯密度的增加,反应烧结碳化硅陶瓷的弯曲模量都是先升后降的趋势。当素坯的密度为0.96gΠ 时,反应烧结碳化硅的弯曲强度和模量都达到最大值,分别为330MPa和361G Pa。

3.6　真空热处理温度

黄清伟等[18]研究发现,1600℃和1800℃的真空热处理过程均可使反应烧结碳化硅中的游离碳全部去除,1800℃热处理后材料的强度明显高于1600℃热处理后材料的强度。分析认为,1800℃真空热处理过程中出现的碳化硅再结晶以及材料中气孔形状的变化是造成材料强化的主要原因。

4　总结和展望

反应烧结制备碳化硅陶瓷和其他制备方法相比具有其独特的优点。采用反应烧结工艺可以较为容易地实现大尺寸、复杂形状的碳化硅制品的成形,并且可在低于传统制备工艺数百度的烧结温度下得到近乎完全致密的碳化硅陶瓷。就目前来讲,在这方面的研究多集中在对烧结工艺和制品结构和性能的研究,而在素坯成形方面的研究相对比较少。对Si和C之间的反应机理研究很多,但是对合金浸渗过程中的温度以及合金的组成对渗透动力学,反应机理以及材料的相组成研究很少。采用渗硅的方法和其它材料制备方法相结合制备性能和结构可控的材料的研究很少。根据上面的一些问题,从提高产品质量、减少原材料费用,提高制品的质量、降低能源消耗方面综合考虑,认为今后的发展方向有以下几个方面:

1)研究反应烧结碳化硅的烧结机理,为制备高性能材料作理论指导。

2)使用全碳质原料,降低原料成本。

3)进一步提高反应烧结碳化硅材料的性能,提高其使用温度,扩大其应用范围。

4)开发新工艺提高材料的均匀性和稳定性,制备出形状复杂的制品。

5)实现低温快烧,节能降耗,为实现大规模工业化生产创造了条件。

参考文献

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多孔PZT压电陶瓷膜的制备及其抗污染性能

2017年3月 CIESC Journal ·1224· March 2017第68卷 第3期 化 工 学 报 V ol.68 No.3 DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157.20160994 多孔PZT 压电陶瓷膜的制备及其抗污染性能 毛恒洋，邱鸣慧，范益群 （南京工业大学化工学院，材料化学工程国家重点实验室，国家特种分离膜工程技术研究所，南京 210009） 摘要：以PbZr x Ti 1-x O 3（PZT ）压电陶瓷粉体为原料，通过干压成型的方法制备多孔PZT 陶瓷膜，考察了煅烧温度 对多孔PZT 陶瓷膜的机械强度、孔隙率以及纯水渗透性能的影响。当煅烧温度为950℃时，可制备出纯水渗透率 为850 L ·m ?2·h ?1·MPa ?1，孔径为300 nm ，机械强度为47.8 MPa ，孔隙率为34%的多孔PZT 陶瓷膜。在此基 础上，考察了极化温度与极化电压对多孔PZT 陶瓷膜压电性能的影响，并对极化后的PZT 压电陶瓷膜进行萃取 和表面等离子刻蚀处理。结果表明：极化温度为120℃、极化电压强度为4 kV ·mm ?1，极化后经热乙醇萃取及表 面等离子刻蚀4 min 后，多孔PZT 压电陶瓷膜在外加交流电为20 V 时，产生的共振振幅信号值达34.8 mV 。将制 备的多孔PZT 压电陶瓷膜在粒径为600 nm 的含油乳化液中进行过滤实验，发现陶瓷膜两端未加交流电时，其通 量在2 h 内衰减至4%。而加交流电后，其稳定通量可维持在20%左右，表明制备的多孔PZT 压电陶瓷膜具有良 好的抗污染效果。 关键词：多孔陶瓷膜；压电陶瓷；极化；原位振动 中图分类号：TQ 174 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2017）03—1224—07 Porous PZT ceramic membranes and their anti-fouling performance MAO Hengyang, QIU Minghui, FAN Yiqun (State Key Laboratory of Materials -oriented Chemical Engineering , National Engineering Research Center for Special Membranes , College of Chemical Engineering , Nanjing Tech University , Nanjing 210009, Jiangsu , China ) Abstract: Porous PZT ceramic membranes were fabricated by dry pressing PZT powder. Study of sintering temperature on mechanical strength, porosity and pure water permeability showed that the membrane obtained at 950℃ sintering temperature had pure water permeability of 850 L ·m ?2· h ?1·MPa ?1, average pore size about 300 nm, mechanical strength of 47.8 MPa, and porosity of 34%. Further study of poling temperature and electric voltage on piezoelectric property of porous PZT ceramic membranes, which were extracted and plasma etched after poling, showed that after poling at temperature of 120℃ and electric field of 4 kV ·mm ?1, hot alcohol extraction, and 4 min plasma etching, the porous PZT ceramic membranes could create a resonance signal with an amplitude of 34.8 mV when applied to 20 V of an alternating current (AC). Filtration study of the membrane in wastewater oil emulsion with particles of size about 600nm showed that flux decreased to 4% within 2 h without electric field whereas the flux was stabilized at 20% with AC, which indicated the porous PZT membrane had an excellent anti-fouling performance. Key words: porous ceramic membrane; PZT ceramic; poling; in-situ vibration 2016-07-13收到初稿，2016-11-28收到修改稿。 联系人：邱鸣慧。第一作者：毛恒洋（1991—），男，硕士研究生。 基金项目：国家自然科学基金项目（21506093，91534108）；江苏省 自然科学基金项目（BK20150947）；国家高科技研究发展计划项目 （2012AA03A606）。 Received date: 2016-07-13. Corresponding author: QIU Minghui, qiumh_1201@https://www.wendangku.net/doc/c68844210.html, Foundation item: supported by the National Natural Science of China (21506093, 91534108), the Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20150947) and the National High Technology Research and Development Program of China (2012AA03A606).

烧结配料的优化控制

烧结配料的优化控制 莱钢自动化部　杜春雷 [摘　要]莱钢银前配料PL C 系统针对常规控制存在的问题,通过实现料批控制功能和数字变频控制功能动态优化烧 结原料的配比,大大提高了烧结矿产品的质量。 [关键词]配料制度　料批控制　数字变频控制　优化控制 1.前言 随着工业自动化水平的提高和普及,计算机控制技术逐渐引入到烧结生产中,大多采用了DCS (集散控制系统)或PL C 控制系统,基本实现了烧结生产的自动化控制。但莱钢在烧结质量控制方面,特别是配料生产中缺乏优化控制手段,主要靠基础自动化及人工经验操作,输送到265m 2烧结机的各种原料难以得到理想化的配比,从而烧结矿的质量也难以保证。莱钢银前烧结PL C 系统通过实现料批控制功能和数字变频控制功能,从而实 现对烧结配料生产的优化控制。 2.莱钢银前烧结配料生产工艺概述 莱钢银前烧结配料室共有15个料仓,分别储存参与烧结的各种含铁原料、溶剂和燃料,由13台宽带给料机和两台双螺旋给料机(下生石灰)将原料打到13台配料称和两台螺旋称(称量生石灰),经过称量后按料头料尾对齐的原则配比后进入一混一皮带,再经过两台混合机加水搅拌均匀后,输送到265m 2烧结机。如下图1 。 配料是烧结生产的一个重要环节,它既影响着生产成本,又影响着高炉冶炼指标。 3.配料PL C 系统的硬件配置和组态软件3.1现场控制站选用QUAN TUM 系列PL C 完成基础设备级自动控制。3.2组态软件 采用基于M icrsoft W indow s 2000环境的CON CEPT 2.6编程软件,为整个控制系统提供一个统一的开发环境。监控软件 — 652—

烧结机配料系统优化及运用

烧结机配料系统优化及运用 优化方法 ⑴提高雷达料位计准确度及可靠性。料位计是用来测量配料仓料位的仪表。由于受到安装角度、灰尘、仓壁挂料等影响，时常出现测量不准的情况，确保其测量准确性。有些需要在法兰处改变角度，加垫片等措施解决。同时避免在发射角内有造成假反射的装置。特别要避免在距离天线最近的1/3 锥形发射区内有障碍装置( 因为障碍装置越近，虚假反射信号越强) 。同时用一个折射板将过强的虚假反射信号折射走。这样可以减小假回波的能量密度，使传感器较容易地将虚假信号滤出。对雷达波信号进行滤波处理，雷达料位计下端的喇叭口四散发射的雷达波会碰到料灌或者在正常下料时探测到正在落下的料。由此需要调整角度使其尽可能的对准料面。 ⑴由于配料物料潮湿粘连、下料口不合适、传输皮带偶尔跑偏、水平度不佳等因素，会造成瞬间下料激变给下料量带来较大波动、PID 调节的死区在这里经常会显得起不了多大作用，通常的做法会使在理想状况下调节的很精确的PID 调节程序带来一些问题，会使下料量上下波动寻找在死区范围内的调节参数。为了避免下料激变带来的波动，又进行了处理。首先，屏蔽突变较大的料流信号，在正常运行中，比较当前料流信号和上一个料流信号，比例过大或者过小则屏蔽当前信号，使用上一个料流信号代替当前的信号。其次，设置动态的死区范围，根据下料设定值的大小来动态调节死区的范围。固定的死区在变动设定下料量大小时，容易产生精度不准，影响配料精度。此外，在实际下料时，调节功能块中测量范围、比例、积分时间，使下料量反馈接近于设定值。 ⑴增加全自动生产方式。系统送电后，将现场操作箱转换开关打到自动位，即可实现全自动操作。方式默认为定时震动，也可通过画面选点击启动的方式进行启动。间隔、循环间隔均可在画面进行设定。由料位确定方式也可在画面进行料位设定。当料位低于设定的值时，自动震动。可在画面暂停和停止，暂停恢复后继续震动过程，停止后再启动重新进行整个过程。⑴针对白石灰螺旋加水执行器关不死的情况，将原有老旧执行器更换型号为奥托克IKM18，对其零点附近的调校更加准确，反复试验看是否漏水，直到关紧位置。另外增加管道电动开关阀门，做好连锁，开机是自动启动，停机时自动关闭，此为双保险。实现自动换仓。在换仓操作时若不能实现自动无缝换仓，只能由人工手动启停拉式皮带，此时的延时若不停止所有参与配料的皮带则会带来配比的失衡。只有停止配料线，频繁的换仓意味着频繁的停机。改造后仪表的功能得到利用，自动换仓成为现实，使得生产能顺利稳定进行。 实施效果 通过对雷达料位计进一步的调整、调试，使其更加精确，使其具有重要的参考价值和连锁必要条件，减少了人工劳动强度。配料秤波动大通过优化的程序处理，使得配料皮带秤运行更加平稳，减少变频器输出频率忽上忽下的不稳定，使配料配比稳定在较高水平。增加的

烧结配料知识

烧结配料知识 一、烧结基础知识 1、烧结的含义 将含铁粉状料或细粒料进行高温加热，在不完全熔化的条件下烧结成块的过程。铁矿粉烧结是一种人造富矿的过程。 2、烧结的方法 （1）鼓风烧结：烧结锅，，平地吹；以及带式烧结机。 （2）抽风烧结： a：连续式：带式烧结机和环式烧结机等； b：间歇式：固定式烧结机，如盘式烧结机和箱式烧结机；移动式烧结机，如步进式烧结机； （3）在烟气中烧结：回转窑烧结和悬浮烧结。 3、烧结生产的工艺流程 一般包括：原燃料的接受、贮存，溶剂、燃料的准备，配料，混合，制粒，布料，点火烧结，热矿破碎，热矿筛分，热矿冷却，冷矿筛分，铺底料、成品烧结矿及返矿的贮存、运输等工艺环节（见下图）。 机上冷却工艺不包括热矿破碎和热矿筛分。 现代烧结工艺流程不再使用热矿工艺，应使用冷矿工艺。在冷矿工艺中，宜推广具有铺底料系统的流程。 4、烧结厂主要技术经济指标 烧结厂的主要技术经济指标包括利用系数、作业率、质量合格率、原材料消耗定额等。 1>、利用系数 每台烧结机每平方米有效抽风面积（m2）每小时（h）的生产量（t）称烧结机利用系数，单位为t/（m2.h）。它用台时产量与烧结机有效抽风面积的比值表示： 利用系数=台时产量（t/h）/有效抽风面积（m2） =总产量（t）/[总生产台时（t）×总有效面积（m2）] 台时产量是一台烧结机一小时的生产量，通常以总产量与运转的总台时之比值表示。这个指标体现烧结机生产能力的大小，它与烧结机有效面积的大小无关。 利用系数是衡量烧结机生产效率的指标，它与烧结机有效面积的大小无关。 2>、烧结机作业率 作业率是设备工作状况的一种表示方法，以运转时间占设备日历时间的百分数表示： 设备作业率=运转台时/日历台时× 100% 日历台时是个常数，每台烧结机一天的日历台时即为24台时。它与台数、时间有关。 日历台时=台数× 24×天数 事故率是指内部事故时间与运转时间的比值，以百分数表示： 事故率=事故台时/运转台时× 100% 设备完好率是衡量设备良好状况的指标。按照完好设备的标准，进行定期检查。设备完好率是全厂完好设备的台数与设备总台数的比值，用百分数表示： 设备完好率=完好设备台数/设备总台数× 100% 3>、质量合格率 烧结矿的化学成分和物理性能符合原冶金部YB/T421-92标准要求的叫烧结矿合格品，不符合的烧结矿叫出格品（见附件表1-1）。 根据部颁标准的规定，实际生产检验过程及工艺试验中出现的一部分未检验品和试验品，不参加质量合格率的计算。因此： 质量合格率=（总产量-未验品量-试验品量-出格品量）/（总产量-未验品量-试验品量）× 100% 质量合格率是衡量烧结矿质量好坏的综合指标。 烧结矿合格品、一级品或出格品的判定根据其物理化学性能的检验结果而定，主要包括烧结矿全铁（TFe）、氧化亚铁（FeO）、硫（S）含量、碱度（CaO/SiO2）、转鼓指数（≥6.3mm）、粉末（< 5mm）等，有的厂还

烧结配料

2.配料 2.1概述 烧结配料是按烧结矿的质量指标要求和原料成分，将各种原料（含铁料、溶剂、燃料等）按一定的比例配合在一起的工艺过程，适宜的原料配比可以生产出数量足够的性能良好的液相，适宜的燃料用量可以获得强度高还原性好的烧结矿。 对配料的基本要求是准确。即按照计算所确定的配比，连续稳定配料，把实际下料量的波动值控制在允许的范围内，不发生大的偏差。实践表明，当配料发生偏差，会影响烧结过程的进行和烧结矿的质量。 生产中，当烧结机所需的上料量发生变化时，须按配比准确计算各种料在每米皮带或单位时间内的下料量；当料种或原料成分发生变化时，则应按规定要求，重新计算配比，并准确预计烧结矿的化学成分。 2.2配料方法——质量配料法 此法是按原料的质量进行配料的一种方法。其主要装置是皮带电子称——自动控制调节系统——调速圆盘给料机，配料时，每个料仓配料圆盘下的皮带电子称发出瞬时送料量信号，此信号输入调速圆盘自动调节系统，调节部分即根据给定值信号与电子皮带秤测量值信号的偏差，自动调节圆盘转速，达到所要求的给料量，质量配料系统如图1所示 质量配料法可实现配料的自动化，便于电子计算机集中控制与管理，配料的动态精度可高达0.5%-1%,为稳定烧结作业和产品成分创造了良好条件，也是劳动条件得到改善。 2.3配料室（本厂） 配料室采用单列布置，15个矿槽，混匀矿槽上采用移动B=1000卸料车向各配料槽给料；无烟煤、焦粉、冷返矿矿槽上采用B=650固定可逆胶带机向各配料槽给料。生石灰用外设压缩空气将汽车罐车送来的生石灰送至配料槽。混匀矿采用￠2500圆盘给料机排料，配料电子称称重；燃料和溶剂及冷返矿直接用配料电子称拖出；生石灰的排料、称量及消化通过叶轮给料机、电子称及消化器完成。以上几种原料按设定比例经称量后给到混合料的B=800胶带机上。料槽侧壁安装振动电机，防止料槽闭塞。 调速圆盘自 动调节系统 给定值 控制量 偏差 调节部分 调节量 操作部分 （圆盘） 操作量 控制部分 （圆盘给料机） 检出部分 （电子皮带秤） 图1 质量配料系统

烧结工艺技术操作要点

烧结工艺技术操作要点 根据公司颁发《关于工艺技术标准化操作推进实施方案的通知》要求，为确保我厂烧结、球团生产过程正常、稳顺进行，实现生产、工艺、技术、操作精细化管理，达到提高产品质量、降低生产成本，为下道工序高炉稳顺及增铁节焦创造条件。特此，在中和预配料、烧结及球团主要工序和关键岗位制定以下工艺技术操作要点。 一、中和预配料 1、严格按厂(技术室)下达的预配比通知单进行配料，并要求认真做好配料原始记录。 2、每班进行1-2次清理配料圆盘闸门口、电子皮带秤杂物，给料不畅及时挫料，严禁缺品种配料或少配后补。 3、配料作业中，做到勤检查，岗位巡回检查30分种一次。 4、电子皮带秤：每班校皮不少于一次；电子皮带秤校秤为6个月一次，配料工及车间工艺员配合校验，并要求有校秤文字记录。发现电子皮带秤计量不准，应在4小时反映。电子皮带秤架必须保持清洁，辊子无粘料，清扫器要刮料干净，配料误差控制在1%之内。 5、二次料场：堆料机在规定堆位及长度上逐层平铺造堆，保证混匀效果；禁止分段平铺、空段和定点堆料；料层数控制在300层以上。 6、产量：配料流量控制在1100t/h之内，二次料场A跨每堆控制在6万吨±5000吨，B跨控制在9.5万吨±5000吨，C跨每堆控制在8.5万吨±5000吨，雨季各减1万吨。

7、质量：每堆料品位稳定率（Fe±0.5%）达75%之上，二氧化硅稳定率(SiO2±0.5%)达95%之上。 二、烧结 1、配料工序 1.1严格执行技术科下达的配料通知单，精心配料，坚决杜绝断品种配料和乱配现象。如发生碱度波动：三烧由配料工可调节石粉和中和料配比，二烧由主控工调节石粉和中和料配比，并要求认真做好配料原始记录。 1.2根据烧结生产需要，确保烧结矿实物质量的前提下，三烧（130/180）双机生产配重按580—650t/h控制为宜；三烧如遇单机生产则配重减半范围控制；二烧（280m2）配重按630—700t/h控制为宜。 1.3配料电子皮带秤：如发现皮带秤计量不准，应在4小时内联系信息自动化中心组织校秤，配料工及车间工艺员配合校验，并要求有校秤文字记录。 1.4配料作业中，做到勤检查，岗位巡回检查60分种一次。 2、混合工序 2.1一次混合主要是加水混匀，包括生石灰消化；混合料水份配加以一次圆筒加足所需水份的80—90%为宜。 2.2二次混合：一是补充加水，另二主要是混匀制粒，提高混合料透气性。二次圆筒加水20—10%为宜。 2.3一次、二次混合料的水分测定，由红外测水仪监控与调节；二烧 （280m2）、三烧（130/180）混合料控制适宜水份分别为6—9%。正常生产时，由红外线自动加水系统自动控制混合加水量。 2.4当水份自动检测系统出现故障时，岗位人员根据上料量、返矿量的变

烧结配料优化熔剂结构的攻关实践

优化烧结熔剂配料结构 提高烧结产质量攻关实践 1 前言 我厂原15.4m2的烧结机经过三次扩容改造，现烧结机有效面积为25.34m2。2004年9月30日，作为2#高炉扩容改造最大配套改造项目——烧结系统改造完成，点火生产。此次改造，烧结机设计台时产量49t，年烧结矿生产能力将达到40万t。但在实际生产过程中烧结机台时产量从未达到设计能力，平均仅为44.08t/台时，烧结矿合格率为76.76%（2004年10月至2006年6月统计指标，见附表）。三座高炉因烧结矿比例结构很低，仅维持生产了七个月时间，被迫组织两座高炉生产，而烧结矿配比也在55%以下，高炉炉料结构不合理，严重制约了高炉生产的稳定顺行和经济指标的提高。因此，如何提高烧结台时产量，提高烧结矿合格率，使烧结矿产质量稳定提高，已成为我厂的迫切要求。为此，我们从影响烧结矿产质量指标的各个方面（如原料、设备、生产组织）入手，进行了分析和技术攻关，使烧结台时产量大幅度提高，平均为51.02t,超攻关目标3.02t，烧结矿合格率有了进一步稳定和提高，平均达88.92%，比攻关目标提高8.92%。 2 原因分析 2.1烧结铁料粒度：烧结料中烧结矿粉、球团矿粉、原矿粉粒度较粗，﹥8mm平均占36%，最高时﹥8mm占到70%，且粒级差大，

原矿粉粒度波动尤为突出。 2.2 熔剂成份：烧结配料熔剂有石灰石、生石灰、消石灰三种，品种多，CaO含量低，成分波动大。尤其是消石灰粉由多个厂家提供，CaO在5 3.24-66.67%之间，平均仅为59.53%，SiO2在2.54-12.9%之间，平均约为 6.89%，H2O在10%-20%，平均约为16.11%，水分、化学成分波动极大，且生烧严重，同时多家消石灰不能均衡进货，中和混匀工作难以作为。 2.3 熔剂粒度：石灰石粉﹤3mm达85%以上，生石灰粉﹤3mm 达95%以上，二者相对稳定，能够基本满足生产需要。消石灰粉﹤3mm在70-75%之间，主要问题有二：一是未完全焙烧的大粒度石灰石，在烧结过程中生成生石灰，进入成品烧结矿，影响烧结产质量指标；二是经过碾压板结的消石灰，在烧结过程中未能发生矿化反应，而以游离CaO的形态存在于烧结矿中（俗称“白点”），在吸收水分时（外喷水和大气湿分中的水）消化，导致烧结矿体积膨胀，引起烧结矿粉化。 2.4操作方面：主要是烧结预配、烧结矿粉、球团矿粉、原矿粉的打水润湿、配料、混合、看火等岗位操作人员的操作水平参差不齐，工作责任性有待加强，尤其是混合加水和看火等岗位。 2.5部分工艺设备的原因：主要表现在大料仓场地狭小、天车能力不够，预配料中和混匀不好。热返矿不能稳定参与配料。一二次混合效果差，生球粒度不理想。烧结布料偏析。头尾密封板、台车、滑道漏风严重。烧结矿冷却效果差，成品皮带打水等。

烧结技术综述

1文献综述 1.1烧结生产概况 1.1.1烧结及其发展 烧结法是迄今为止除北美以外使用最为广泛的铁矿石造块方法。自20世纪80年代起烧结技术得到了快速发展，主要体现在烧结工艺和新技术的研究开发和应用上。烧结工艺方面如自动化配料、混合料强化制粒、偏析布料、冷却筛分、整粒技术及铺底料技术等；新技术主要表现为球团烧结技术、小球烧结技术、低温烧结技术等。上述工艺和技术目前已经在大部分钢铁企业推广应用，并取得了显著的经济效益。 1897年，T.Huntington和F,Heberlein申请并注册了第一个有关烧结方面的专利。1905年，E.J.Savelsberg首先把T.Huntington-F.Heberlein烧结杯用于铁矿石烧结，从而开辟了烧结法进行铁矿粉造块的新纪元。在当今的冶金生产中，烧结已成为一道重要的单元工序并占有相当重要地位。据统计，全世界约有一半的生铁是用烧结矿生产的。过去十年中，世界上烧结矿年产量维持在538×106t~586×106t范围内。从1989年起，由于独联体和其他部分东欧国家发生巨变，因此，它们的钢铁工业进行了重新调整，导致烧结矿产量有所下降。欧洲和日本的经济衰退也影响了产量，但是不久烧结矿的产量又慢慢恢复。东欧和独联体的产量将下降，而中国、朝鲜和台湾的产量将继续上升。尽管出现新的炼铁工艺，但是在下一个十年中或更长的时间内，它们仍不可能对高炉产量有巨大影响。因此，烧结矿产量在未来相当长的时间内仍将维持在目前水平。 1.1.2烧结生产目的 铁矿粉烧结是一种铁矿粉造块的方法，是将细粒含铁物料与燃料、熔剂按一定比例混合，再加水润湿、混匀和制粒成为烧结料，加于烧结设备上，点火、抽风，借助燃料燃烧产生高温和一系列物理化学变化，生成部分低熔点物质，并软化熔融产生一定数量的液相，将铁矿物颗粒润湿粘结起来，冷却后，即成为具有一定强度的多孔块状产品一侥结矿。 烧结生产的目的主要是： 1.将粉状物料制成具有高温强度的块状料以适应高炉冶炼、直接还原等在流体力学方面的要求； 2.通过烧结改善铁矿石的冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善； 3.通过烧结去除某些有害杂质，回收有益元素以达到综合利用资源和扩大炼铁矿石原料资源的目的。 1.1.3烧结反应过程 烧结反应过程是分层依次向下进行的。抽入的空气通过已烧结好的热烧结矿

烧结配料知识

烧结配料知识 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】

一、烧结基础知识 1、烧结的含义 将含铁粉状料或细粒料进行高温加热，在不完全熔化的条件下烧结成块的过程。铁矿粉烧结是一种人造富矿的过程。 2、烧结的方法 （1）鼓风烧结：烧结锅，，平地吹；以及带式烧结机。 （2）抽风烧结： a：连续式：带式烧结机和环式烧结机等； b：间歇式：固定式烧结机，如盘式烧结机和箱式烧结机；移动式烧结机，如步进式烧结机； （3）在烟气中烧结：回转窑烧结和悬浮烧结。 3、烧结生产的工艺流程 一般包括：原燃料的接受、贮存，溶剂、燃料的准备，配料，混合，制粒，布料，点火烧结，热矿破碎，热矿筛分，热矿冷却，冷矿筛分，铺底料、成品烧结矿及返矿的贮存、运输等工艺环节（见下图）。 机上冷却工艺不包括热矿破碎和热矿筛分。 现代烧结工艺流程不再使用热矿工艺，应使用冷矿工艺。在冷矿工艺中，宜推广具有铺底料系统的流程。

4、烧结厂主要技术经济指标 烧结厂的主要技术经济指标包括利用系数、作业率、质量合格率、原材料消耗定额等。 1>、利用系数 每台烧结机每平方米有效抽风面积（m2）每小时（h）的生产量（t）称烧结机利用系数，单位为t/（）。它用台时产量与烧结机有效抽风面积的比值表示： 利用系数=台时产量（t/h）/有效抽风面积（m2） =总产量（t）/[总生产台时（t）×?总有效面积（m2）] 台时产量是一台烧结机一小时的生产量，通常以总产量与运转的总台时之比值表示。这个指标体现烧结机生产能力的大小，它与烧结机有效面积的大小无关。 利用系数是衡量烧结机生产效率的指标，它与烧结机有效面积的大小无关。 2>、烧结机作业率 作业率是设备工作状况的一种表示方法，以运转时间占设备日历时间的百分数表示：设备作业率=运转台时/日历台时×?100% 日历台时是个常数，每台烧结机一天的日历台时即为24台时。它与台数、时间有关。日历台时=台数×24×天数 事故率是指内部事故时间与运转时间的比值，以百分数表示： 事故率=事故台时/运转台时×?100% 设备完好率是衡量设备良好状况的指标。按照完好设备的标准，进行定期检查。设备完好率是全厂完好设备的台数与设备总台数的比值，用百分数表示： 设备完好率=完好设备台数/设备总台数×?100% 3>、质量合格率 烧结矿的化学成分和物理性能符合原冶金部YB/T421-92标准要求的叫烧结矿合格品，不符合的烧结矿叫出格品（见附件表1-1）。 根据部颁标准的规定，实际生产检验过程及工艺试验中出现的一部分未检验品和试验品，不参加质量合格率的计算。因此： 质量合格率=（总产量-未验品量-试验品量-出格品量）/（总产量-未验品量-试验品量）×?100% 质量合格率是衡量烧结矿质量好坏的综合指标。 烧结矿合格品、一级品或出格品的判定根据其物理化学性能的检验结果而定，主要包括烧结矿全铁（TFe）、氧化亚铁（FeO）、硫（S）含量、碱度（CaO/SiO2）、转鼓指数（≥）、粉末（<5mm）等，有的厂还包括氧化镁（MgO）、氟（F）、磷（P）等。 一级品率=一级品量/合格品量×?100% 转鼓指数=检测粒度（≥5mm）的重量/试样重量×100% 烧结矿筛分指数=筛分后粒度（≤5mm）的重量/试样重量×100% 4>、烧结矿的原料、燃料、材料消耗定额 生产一吨烧结矿所消耗的原料、燃料、动力、材料等的数量叫消耗定额，包括含铁原料、熔剂料、燃料、煤气、重油、水、电、炉蓖条、胶带、破碎机锤头、润滑油、蒸气等。 5>、生产成本与加工费 生产成本是指生产一吨烧结矿所需的费用，由原料费及加工费两部分构成。 加工费是指生产一吨烧结矿所需的加工费用（不包括原料费）。它包括辅助材料费（如燃料、润滑油、胶带、炉蓖条、水、动力费等），工人工资，车间经费（包括设备折旧费、维修费等）。 6>、劳动生产率

聚四氟乙烯的烧结工艺技术

万方数据

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聚四氟乙烯的烧结工艺技术 作者：汪萍， Wang Ping 作者单位：武汉市工程塑料有限公司 刊名： 工程塑料应用 英文刊名：ENGINEERING PLASTICS APPLICATION 年，卷(期)：2001,29(3) 被引用次数：16次 参考文献(1条) 1.钱知勉氟塑料加工 1987 本文读者也读过(10条) 1.杜小刚.刘亚青.DU Xiao-gang.LIU Ya-qing聚四氟乙烯的加工成型方法[期刊论文]-绝缘材料2007,40(3) 2.陈旭.回素彩.CHEN Xu.HUI Su-cai聚四氟乙烯烧结成型的制备工艺[期刊论文]-塑料工业2005,33(10) 3.刘先兰聚四氟乙烯(PTFE)制品的成型工艺及质量分析[期刊论文]-现代机械2003(3) 4.徐下忠.乐启发.张良武聚四氟乙烯的加工成型技术[期刊论文]-工程塑料应用2002,30(3) 5.谭清明.Tan Qingming聚四氟乙烯复合材料烧结过程温度控制研究[期刊论文]-润滑与密封2009,34(7) 6.付海梅.王伟明.刘继红.FU Hai-rmei.WANG Wei-ming.LIU Ji-hong聚四氟乙烯成型加工新技术[期刊论文]-塑料工业2005,33(z1) 7.于清.丛培强聚四氟乙烯缠绕吹胀成型制品与橡胶复合的技术[期刊论文]-塑料科技2003(5) 8.姚荣庆.YAO Rong-qing基于工艺创新的聚四氟乙烯模压成型设备[期刊论文]-轻工机械2007,25(3) 9.蔡之桂.CAI Zhi-gui冷拉伸、热收缩聚四氟乙烯制品成型技术[期刊论文]-塑料2000,29(2) 10.伍昭平填充四氟烧结工艺改进[会议论文]-2000 引证文献(16条) 1.周晓亮.周军霞聚四氟乙烯同轴电缆推挤成型工艺及难点解析[期刊论文]-现代传输 2012(4) 2.杜小刚.刘亚青聚四氟乙烯的加工成型方法[期刊论文]-绝缘材料 2007(3) 3.胡萍.姜明.汪巍.吴愧.石亚铃聚四氟乙烯基固体润滑剂结晶度、冷却工艺及摩擦性能相关性研究[期刊论文]-润滑与密封 2006(2) 4.王科.谢苏江陶瓷填充聚四氟乙烯密封材料的制备与性能研究[期刊论文]-液压气动与密封 2010(7) 5.谭清明聚四氟乙烯复合材料烧结过程温度控制研究[期刊论文]-润滑与密封 2009(7) 6.张明强.曾黎明.向昊空心玻璃微珠/聚四氟乙烯复合材料的性能研究[期刊论文]-塑料工业 2008(9) 7.胡思前.张玉敏聚四氟乙烯绝缘子的研制与应用[期刊论文]-绝缘材料 2005(5) 8.田华.解旭东.宋希文TiO2改性PTFE复合材料力学与摩擦性能的研究[期刊论文]-内蒙古科技大学学报 2010(4) 9.廖立聚四氟乙烯加工技术、填充改性及应用进展[期刊论文]-当代化工 2010(6) 10.豆立新.龚烈航.沈健.吕振坚.龚天平.周键钊复合材料添加剂对改性PTFE的摩擦转移膜的形成和稳定作用[期刊论文]-复合材料学报 2004(2) 11.豆立新.龚烈航.沈健.吕振坚.何晓晖.龚天平纳米稀土对复合材料中超细粒子团聚现象的抑制(Ⅰ)--超细金属铜粉团聚现象及其团聚成因[期刊论文]-中国稀土学报 2003(z1) 12.马红钦.朱慧铭.谭欣.张晓军聚四氟乙烯在烧碱蒸发器防、除垢中应用的研究[期刊论文]-氯碱工业 2002(6) 13.孙小波.李建星.时连卫.王子君聚四氟乙烯/聚苯酯耐磨自润滑保持架材料的研究[期刊论文]-轴承 2011(2) 14.康玉昆化工用衬四氟管的损坏分析和处理[期刊论文]-化工设备与管道 2010(5)

基于改进差分进化算法的烧结矿配料优化

基于改进差分进化算法的烧结矿配料优化 李凯斌, 卢建刚, 吴燕玲, 孙优贤 浙江大学工业控制技术国家重点实验室，杭州(310027） E-mail ：kbli@https://www.wendangku.net/doc/c68844210.html, 摘 要：本文针对差分进化算法(differential evolution algorithm)存在的早熟问题和停滞现象作了改进并把改进的算法应用于烧结矿配料优化，用matlab 编程，仿真结果表明符合实际生产工艺要求，证明了改进的差分进化算法对烧结矿配料优化的有效性，从而指出了改进的差分进化算法在配料优化中的应用价值。 关键词：差分进化，停滞，烧结矿，配料优化 中图分类号：TF541 1．前言 钢铁企业中炼铁系统能耗占整个钢铁生产能耗的60% ～70% ，生产成本也占54% ～58%，所占比重都较大[1]。而烧结又是生产高炉炼铁精料的关键工序，烧结生产中，可以将不同原料，熔剂进行精确配料，以调整烧结矿化学成分，满足高炉对炉料成分的要求。烧结矿的优化配料是一项极其重要的工作，配料的目的在于：根据不同种类的铁矿石的化学成分，将原料矿进行合理的搭配，使混匀矿的化学成分符合烧结生产的要求。烧结矿配料优化从上个世纪80年代就开始研究，最初运用的是线性规划方法，优化对象也仅限于烧结矿的化学成分[2]。近几十年来，进化算法发展十分迅速，其应用也越来越广泛。其中由Rainer Storn 和Kenneth Price 提出的差分进化算法[3] (differential evolution ，简称DE)作为一种较新的全局优化算法，以其收敛性好，模型简单，容易实现，控制参数比较少得到广泛应用。在日本召开的第一届国际禁化优化计算竞赛(ICEO)中[6]，DE 表现突出，已经成为进化算法(EA)的一个重要分支。近几年来，DE 在约束优化计算，模糊控制器优化设计，神经网络优化，滤波器设计等方面得到了广泛应用。本文运用改进的差分进化算法对烧结矿配料进行优化。 2．差分进化算法 DE 作为一种较新的全局搜索算法与遗传算法，进化规划，进化策略不同，它是由父代个体差分矢量构成变异算子，然后按一定交叉概率，父代个体与变异个体进行交叉，生成试验体，最后在父代与试验体之间根据适应度选择个体。 2.1 差分进化原理 (1)选定种群规模N ，加权因子F ∈[0，2]最大进化代数MAX G ，杂交率CR ∈[0，1] (2)生成初始种群0W ：{w 0 i (i=1,2,…N)}，令进化代数G=0 (3)对G i w 执行(4)~(6)步，生成G+1代 (4)变异：1G i w +?=G i w +F(G j w -G k w )其中1≤j ，k ≤N ，且i ，j ，k 互异 (5)杂交：1G ij w +=1()() G ij G ij w random CR w random CR +?>??≤??? 其中G ij w 为第G 代第i 个个体的第j 个基因，CR 为 杂交率，random ∈[0，1] (6)选择：

烧结工艺流程图

烧结工艺流程图： 图片： 烧结工艺流程图： 烧结是钢铁生产工艺中的一个重要环节，它是将铁矿粉、粉（无烟煤）和石灰按一定配比混匀。经烧结而成的有足够强度和粒度的烧结矿可作为炼铁的熟料。利用

烧结熟料炼铁对于提高高炉利用系数、降低焦比、提高高炉透气性保证高炉运行均 有一定意义。 由于烧结技术具体的作用和应用太广泛了, 以下介绍一下烧结生产在钢铁工业 粉矿造块的意义和作用 我国的铁矿石大部分都是贫矿，贫矿直接入炉炼铁是很不合算b，因此必须将贫矿进行破碎、选出高品位的精矿后，再将精矿粉造块成为人造富矿才能入高炉冶炼。 所以，粉矿造块是充分合理利用贫矿的不可缺少的关控环节。 富矿的开采过程中要产生粉矿，为了满足高炉的粒度要兔在整较过程中也会产生粉矿，粉矿直接入炉会51起高炉不顺。恶化高炉技术经济指标，因此粉矿也必须经 过造块才能入炉。 粉矿经过迭决后，可以进一步控制相改善合铁原料的性肠获得气孔串高、还原性好、强度合适、软熔温度较高、成份稳定的优质冶金原料，有助于炉况的稳定和技术经济指标的改善。粒矿造块过程中，还可以除去部份有害杂质，如硫、氟、砷、锌等，有利于提高生铁的质量。因为人造富矿比天然富矿更具有优越性，成为了现 代商炉原料的主要来源。 粉矿迭块还可综合利用含铁、合被、台钙的粉状工业废料，如高炉炉尘、钢迢、轧钢皮、均热炉渣、硫酸渣、染料铁红、电厂烟尘灰笔适当配入可以成为廉价的高炉好原料，又可以减少环境污染，取得良好的经济效益和社会效益。 粉矿造铁是现代高炉冶炼并获得优质高产的基础，对于高炉冶炼有君十分重要的意义，是钢铁工业生产必不可少的重要工序，对钢铁生产的发展起着重要作用。

烧结配料的计算调整

烧结配料的计算调整 一、现场简易计算调整 1、干料配比=湿料配比×（100-水分）％ 2、残存量 =干料配比×（100-烧损）％ 3、焦粉残存=焦粉干料配比×（100-烧损）％ =焦粉干料配比×灰分 4、烧结矿残存率=（总残存量÷总干料量）×％ 5、进入配合料中TFe=原料含铁量×干料配比 SiO2=原料SiO2含量×干料配比 CaO=原料CaO含量×干料配比 6、烧结矿碱度R的工业计算 R2=(CaO矿×矿石量+ CaO灰×灰石量) ÷(SiO2矿×矿石量+ SiO2灰×灰石量﹍+S（0.5-1.5）) 7、配合料及烧结矿的化学成分 TFe料=各种物料带入TFe之和÷各种干原料之和 TFe矿=各种物料带入TFe之和÷总残存量 SiO2料=各种物料带入SiO2之和÷各种干原料之和 SiO2矿=各种物料带入SiO2之和÷总残存量 CaO料=各种物料带入CaO之和÷各种干原料之和 CaO矿=各种物料带入CaO之和÷总残存量 二、配用石灰石的计算公式（阿尔希波夫公式） 100×（k×a-b）／【k×（a-c）+（d-b）】=加入量％

K----规定的碱度 a----料中SiO2+AI2O3的含量（石灰石中的除外）b----料中CaO+MgO的含量（石灰石中的除外） c----石灰石中SiO2+AI2O3的含量％ d----石灰石中CaO+MgO的含量％ 三、燃料配用量和配比的计算公式 Q燃=C混×（Q配+Q返）-C返×Q返／C煤kg B燃=Q燃÷Q配％ 式中:Q燃、Q配、Q返分别为燃料配用量、配料室总流量、返矿流量 C混、C返、C煤----分别为混合料固定碳、返矿残碳、煤粉固定碳％ B燃----为燃料配比％ 四、白云石配加量（干）的简易计算公式 白云石配比=（MgO A- MgO A‵）％×A/(1-H2O白％) ×MgO白％ 式中：MgO A----烧结矿要求的MgO A% MgO A‵--未加白云石烧结矿的MgO A% H2O白----白云石中含H2O％ 五、已知高炉渣中MgO含量，求烧结矿MgO含量。计算公式 MgO矿=A*MgO渣*Fe矿/ Fe铁 式中：MgO矿---烧结矿的MgO% A---渣铁比一般为0.4--0.7

炼铁烧结厂工艺流程

烧结生产工艺流程 钢铁生产过程中的烧结 1.烧结的概念 将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程。 2. 烧结生产的工艺流程 目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。烧结生产的工艺流程如图2—4所示。主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。 抽风烧结工艺流程 ◆烧结原料的准备 ①含铁原料 含铁量较高、粒度<5mm的矿粉，铁精矿，高炉炉尘，轧钢皮，钢渣等。 一般要求含铁原料品位高，成分稳定，杂质少。 ②熔剂 要求熔剂中有效CaO含量高，杂质少，成分稳定，含水3％左右，粒度小于3mm的占90％以上。 在烧结料中加入一定量的白云石，使烧结矿含有适当的MgO，对烧结过程有良好的作用，可以提高烧结矿的质量。 ③燃料 主要为焦粉和无烟煤。 对燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，挥发分低，含硫低，成分稳定，含水小于10％，粒度小于3mm 的占95％以上。 对入厂烧结原料的一般要求见表2—2。 入厂烧结原料一般要求 ◆配料与混合 ①配料

配料目的：获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿，满足高炉冶炼的要求。 常用的配料方法：容积配料法和质量配料法。 容积配料法是基于物料堆积密度不变，原料的质量与体积成比例这一条件进行的。准确性较差。 质量配料法是按原料的质量配料。比容积法准确，便于实现自动化。 ②混合 混合目的：使烧结料的成分均匀，水分合适，易于造球，从而获得粒度组成良好的烧结混合料，以保证烧结矿的质量和提高产量。 混合作业：加水润湿、混匀和造球。 根据原料性质不同，可采用一次混合或二次混合两种流程。 一次混合的目的：润湿与混匀，当加热返矿时还可使物料预热。 二次混合的目的：继续混匀，造球，以改善烧结料层透气性。 用粒度10～Omm的富矿粉烧结时，因其粒度已经达到造球需要，采用一次混合，混合时间约50s。 使用细磨精矿粉烧结时，因粒度过细，料层透气性差，为改善透气性，必须在混合过程中造球，所以采用二次混合，混合时间一般不少于2．5～3min。 我国烧结厂大多采用二次混合。 ◆烧结生产 烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、烧结等主要工序。 ①布料 将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业。 当采用铺底料工艺时，在布混合料之前，先铺一层粒度为10～25mm，厚度为20～25mm的小块烧结矿作为铺底料，其目的是保护炉箅，降低除尘负荷，延长风机转子寿命，减少或消除炉箅粘料。 铺完底料后，随之进行布料。布料时要求混合料的粒度和化学成分等沿台车纵横方向均匀分布，并且有一定的松散性，表面平整。 目前采用较多的是圆辊布料机布料。

有关于烧结厂配料的知识

有关烧结配料的知识 一、烧结基础知识 1、烧结的含义 将含铁粉状料或细粒料进行高温加热，在不完全熔化的条件下烧结成块的过程。铁矿粉烧结是一种人造富矿的过程。 2、烧结的方法 （1）鼓风烧结：烧结锅，，平地吹；以及带式烧结机。 （2）抽风烧结： a：连续式：带式烧结机和环式烧结机等； b：间歇式：固定式烧结机，如盘式烧结机和箱式烧结机；移动式烧结机，如步进式烧结机； （3）在烟气中烧结：回转窑烧结和悬浮烧结。 3、烧结生产的工艺流程 一般包括：原燃料的接受、贮存，溶剂、燃料的准备，配料，混合，制粒，布料，点火烧结，热矿破碎，热矿筛分，热矿冷却，冷矿筛分，铺底料、成品烧结矿及返矿的贮存、运输等工艺环节（见下图）。 机上冷却工艺不包括热矿破碎和热矿筛分。 现代烧结工艺流程不再使用热矿工艺，应使用冷矿工艺。在冷矿工艺中，宜推广具有铺底料系统的流程。 4、烧结厂主要技术经济指标 烧结厂的主要技术经济指标包括利用系数、作业率、质量合格率、原材料消耗定额等。 1>、利用系数 每台烧结机每平方米有效抽风面积（m2）每小时（h）的生产量（t）称烧结机利用系数，单位为t/（m2.h）。它用台时产量与烧结机有效抽风面积的比值表示： 利用系数=台时产量（t/h）/有效抽风面积（m2） =总产量（t）/[总生产台时（t）×总有效面积（m2）] 台时产量是一台烧结机一小时的生产量，通常以总产量与运转的总台时之比值表示。这个指标体现烧结机生产能力的大小，它与烧结机有效面积的大小无关。 利用系数是衡量烧结机生产效率的指标，它与烧结机有效面积的大小无关。 2>、烧结机作业率 作业率是设备工作状况的一种表示方法，以运转时间占设备日历时间的百分数表示： 设备作业率=运转台时/日历台时× 100% 日历台时是个常数，每台烧结机一天的日历台时即为24台时。它与台数、时间有关。 日历台时=台数× 24×天数 事故率是指内部事故时间与运转时间的比值，以百分数表示： 事故率=事故台时/运转台时× 100% 设备完好率是衡量设备良好状况的指标。按照完好设备的标准，进行定期检查。设备完好率是全厂完好设备的台数与设备总台数的比值，用百分数表示： 设备完好率=完好设备台数/设备总台数× 100% 3>、质量合格率 烧结矿的化学成分和物理性能符合原冶金部YB/T421-92标准要求的叫烧结矿合格品，不符合的烧结矿叫出格品（见附件表1-1）。 根据部颁标准的规定，实际生产检验过程及工艺试验中出现的一部分未检验品和试验品，不参加质量合格率的计算。因此： 质量合格率=（总产量-未验品量-试验品量-出格品量）/（总产量-未验品量-试验品量）× 100% 质量合格率是衡量烧结矿质量好坏的综合指标。 烧结矿合格品、一级品或出格品的判定根据其物理化学性能的检验结果而定，主要包括烧结矿全铁（TFe）、氧化亚铁（FeO）、硫（S）含量、碱度（CaO/SiO2）、转鼓指数（≥6.3mm）、粉末（< 5mm）等，有的厂还