高炉用铁球团矿抗压强度值不确定度评定分析

段家华,吴光耀，严 海，曹 重

(武昆股份玉溪新兴钢铁有限公司，云南 玉溪 653100)

高炉用铁球团矿在高炉入炉前后经过多次装卸和堆积，在整个过程中不可避免地发生挤压、碰撞、冲击等机械运动，使球团矿表皮小块掉落、球团破碎成粉，在进入高炉后导致高炉生产不稳。其抗压强度决定了球团矿在高炉中的机械强度指标；球团矿抗压强度高低，粉末的多少直接决定着其在高炉内的料层透气性好坏；球团矿压强度高还能减少工业粉尘的排放。本文对球团矿抗压强度值测量不确定度进行评定，旨在衡量球团矿抗压强度测量结果。目前，还没有查阅到球团矿抗压强度值测量不确定度评定相关文章或报道，但测量其不确定度可以很好地监控高炉用球团矿质量波动情况及其机械强度的均匀性，可以有效督促高炉用球团矿供货厂家改善球团矿质量，保障公司使用球团矿的稳定性，从而促进高炉冶炼，保证公司高炉生产顺利进行。目前国内测定球团矿抗压强度的方法来源于《高炉和直接还原用铁球团矿抗压强度的测定》(GB/T14201—2018)，而国外测定方法来源于ISO4700铁矿石球团矿抗压强度的测定标准，通过比较压板能力、试验速度、试样数量及结果报出均保持同一范围。近年来，通常采用电子万能试验机检测球团矿抗压强度，但存在操作繁琐、试验速度慢、操作人员需要连续性跟踪试验等特点，已不适应当前繁重的生产任务。本文采用技术较成熟的全自动冶金球团抗压试验机解决以上问题，提高了检测精度。

1 概 述

压板以一个特定的速度把压力负荷施加到一定粒度范围内的单个球团矿上，直至球团矿完全破裂时所受最大压力负荷，对所有球团试样重复这个过程，计算得到的所有测量值的算术平均值就是抗压强度值。依据《高炉和直接还原用铁球团矿抗压强度的测定》(GB/T14201—2018)[1]，《测量不确定度评定与表示》(JJF1059.1—2012)[2]；环境条件：室温；测量设备：北京泰格瑞祥全自动冶金球团抗压试验机(型号RE2014Q)；测量方法：将混匀缩分制备的试样用 12.5 mm 的方孔标准板筛进行筛分，形成粒度为-12.5～+10 mm 的抗压强度试样，试样在烘箱(105±5℃)中烘干 2 h，冷却至室温，每组检测试样随机选取试样颗粒60颗，用全自动冶金球团抗压试验机逐份测量，每2组测量结果平均值作为一个报出值。

2 测量不确定度重要来源分析

按照铁球团矿测量过程分析，高炉用铁球团矿测量不确定度评定主要和以下几个分量有关：

1)测量重复性引入的不确定度；

2)球团矿抗压试验机测力仪引入的不确定度；

3)标准测力仪引入的不确定度；

4)计算机采集系统带来的相对标准不确定度。

3 测量不确定度分量的评定[3-6]

建立数学模型：

(1)

式(1)中：P为球团矿抗压平均值；Pi为球团抗压分值

3.1 重复性测量不确定度评定UA(P)，属于A类评定

按照试验方法随机选取符合试验条件的铁球团矿60颗/份的试样5组进行重复测量，计算其平均值，数据计算相同条件下测量重复性标准偏差, 采用贝塞尔法:

相对标准不确定度UA(P)=33.82/2119=1.59%。

3.2 球团矿抗压试验机测力仪分量不确定度评定UB1(P)

球团矿抗压试验机测力仪分量不确定度来自于测力仪校准证书给定的扩展不确定度，属于B类评定。校准证书所给的扩展不确定度U=0.4%,则区间半宽度a=U=0.4%,按照均匀分布,球团矿抗压试验机测力仪分量不确定度:

3.3 标准测力仪分量不确定度评定UB2(P)

3.4 计算机采集系统分量不确定度评定UB3(P)

根据JJF1103—2003 计量技术规范，计算机采集系统所引入的B类标准不确定度UB3(P)为0.2%。

UB3(P)= 0.2%

3.5 B类相对标准不确定度

3.6 合成标准不确定度评定 UC(P)

3.7 扩展不确定度评定

取置信度为95%，则k=2，扩展不确定度

U95rel(P)=k×UC(P)=2×1.62%=3.2%。

3.8 分析结果表示

用全自动冶金抗压试验机测定高炉用铁球团矿抗压值的报出结果可以表示为:

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

4 实验数据对比

为了证明本方法检测结果准确性及再现性，随机抽取4个样品与公司有仲裁资格的技术中心、公司巡检部、本实验室电子万能试验机(现用方法)检测结果进行比较，各检测方法检测结果见表1。

表1 各检测方法检测结果对比

表1数据证明本方法检测结果准确性更接近公司技术中心及公司巡检部的检测结果，优于电子万能试验机的检测结果。

5 结 论

根据以上不确定度分量的评定，可以看出用全自动冶金抗压试验机测定高炉用铁球团矿抗压值的测量不确定度主要来源为重复性测量所引起的A类测量不确定度，通过日常分析发现重复性测量不确定度偏大是因为厂家所供铁球团矿造球工艺波动，颗粒间抗压强度偏差较大，本方法的测量不确定度U95rel(P)=3.2%，k=2。对不同实验室检测结果进行比较证明，本方法检测准确度更高，检测再现性优于现有方法，且分析速度更快，检测过程操作人员不需要连续性操作，节省了人力物力。