Σχεδιασμός και ανάλυση πειραμάτων / Κουτρουβέλης Ι. (2002)
Η Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία με τίτλο «Στατιστική ανάλυση δεδομένων λειτουργίας μεταλλουργικού εργοστασίου παραγωγής σιδηρονικελίου» πραγματεύεται τη χρήση του πειραματικού σχεδιασμού και της διαδικασίας ανάλυσης διασποράς, για τη διερεύνηση της μεταλλουργικής διεργασίας αναγωγικής τήξης κατά την παραγωγή μεταλλικού σιδηρονικελίου από σιδηρονικελιούχα μεταλλεύματα. Η διεργασία αυτή λαμβάνει χώρα στις πέντε ηλεκτροκαμίνους του μεταλλουργικού εργοστασίου της ΛΑΡΚΟ Α.Ε., στην Λάρυμνα Φθιώτιδας.
Πιο συγκεκριμένα, η ΜΔΕ εξετάζει την επίδραση της διαφοράς της περιεκτικότητας του διοξειδίου του πυριτίου από τον σίδηρο (Fe-SiO2) του τροφοδοτούμενου φυσικού μεταλλεύματος (αλλά και της ανάλυσης νικελίου Ni (%) του μεταλλικού λουτρού εντός των ηλεκτροκαμίνων) στην κατανάλωση της «πάστας ηλεκτροδίων» των ηλεκτροκαμίνων. Η πάστα ηλεκτροδίων είναι βασικό υλικό για τη λειτουργία των ηλεκτροκαμίνων με υψηλό κόστος προμήθειας και η βελτίωση της γνώσης πάνω στο συγκεκριμένο ζήτημα θεωρείται αναγκαία.
Οι ιδιαίτερες συνθήκες λειτουργίας του συγκεκριμένου εργοστασίου, ο τεράστιος όγκος των διερχόμενων Α΄ υλών, και η συνεχής λειτουργία των μονάδων (24 ώρες/ημέρα για 7 ημέρες/εβδομάδα) καθιστούν την πραγματοποίηση ενός πειράματος μια διαδικασία αρκετά δύσκολή και χρονοβόρα. Η μεγαλύτερη δυσκολία έγκειται στην προμελετημένη μεταβολή των τιμών των επιπέδων των υπό εξέταση παραγόντων. Έτσι απαιτήθηκε σημαντικός χρόνος για την κάλυψη όλων των συνδυασμών πειραματικών συνθηκών (θεραπειών) κάτω από τις οποίες παρατηρήθηκε η μεταβλητή απόκρισης (κατανάλωση πάστας). Τελικά προέκυψαν μη-ισορροπημένα δεδομένα καθώς στο χρόνο εκτέλεσης του πειράματος που οριοθετούσε η πραγματοποίηση της ΜΔΕ, με στόχο την καταγραφή δύο (2) παρατηρήσεων (επαναλήψεων), δεν κατέστη δυνατή η καταγραφή τιμών απόκρισης για μία θεραπεία (μηδέν (0) παρατηρήσεις), ενώ για μία δεύτερη κατεγράφη μία (1) παρατήρηση.
Στα πλαίσια της ΜΔΕ λοιπόν, (α) πραγματοποιήθηκε (με τη βοήθεια της 9χρονης εμπειρίας εργασίας στον χώρο αυτόν και της γνώσης που έχει αποκτηθεί από την εμπειρία σχετικά με τις εκεί συνθήκες λειτουργίας) ο πειραματικός σχεδιασμός (επιλογή παραγόντων, στάθμεων, θεραπειών) χρησιμοποιώντας επικουρικά και τα δεδομένα λειτουργίας των τελευταίων ετών (2014-2015), καθώς οι συνθήκες λειτουργίας παραμένουν σταθερές (ίδια τροφοδοτούμενη πάστα ηλεκτροκαμίνων, ίδια εισερχόμενα μεταλλεύματα, ίδιες παράμετροι λειτουργίας των ηλεκτροκαμίνων, κλπ), (β) εκτελέστηκε το πείραμα, καταγράφοντας τη μέτρηση σε κάθε πειραματική κατάσταση, και (γ) ακολούθησε η στατιστική συμπερασματολογία, η οποία βασίστηκε στη μέθοδο της ανάλυσης διασποράς. Χρησιμοποιήθηκε για το σκοπό αυτό το λογισμικό (στατιστικό πακέτο) MINITAB. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν επιβεβαιώνουν (μερικώς) τις ενδείξεις που προέρχονταν από την εμπειρία.
Κατά αυτόν τον τρόπο, πραγματοποιείται μία αρχική διάγνωση της σημαντικότητας των παραγόντων τους οποίους η εμπειρία είχε υποδείξει, και στους οποίους πρέπει να επικεντρωθεί η παραπέρα μελέτη, η οποία και θα οδηγήσει στην επίτευξη του στόχου της οικονομίας, μέσω της μείωσης της κατανάλωσης πάστας ηλεκτροδίων.
The topic of the graduate diploma thesis entitled «Statistical analysis of operational data from ferronickel production metallurgical plant» is the utilization of analysis of variance (ANOVA) and design of experiments techniques in the metallurgical process of smelting during the production of ferronickel from nickelferrous ores. The process takes place in the five electric arc furnaces of the smelting plant of the General Mining and Metallurgical Company – LARCO SA located in Larymna, Fthiotida, Greece.
More specifically, the thesis studies the effect of the concentration levels of silicon dioxide and iron (Fe-SiO2) in the supply of natural ore (as well as the concentration of nickel Ni (%) of the metal bath inside the electric arc furnaces) on the consumption of the electrode paste of the arc furnaces. The electrode paste is a vital, high-supply-cost component for the operation of the electric arc furnaces; therefore the improvement of knowledge on this subject is of high value.
The special operating conditions of the specific plant, the high volume of raw materials that are being processed, and the continuous operation of the units (24 hours/day, 7 days/week) make the implementation of an experiment a rather complicated and time-consuming process. The most significant difficultly lies in the premeditated modification of the values (of the levels) of the factors under consideration. Therefore, a significant amount of time was dedicated to the complete coverage of all the combinations of experimental conditions (treatments) under which the response variable (paste consumption) was observed. In the end, unbalanced data were obtained since, within the experimental time frame of the thesis that was aiming at the recording of two observations (replications), it was not possible to record response values for one treatment (zero (0) observations) while for a second one, one (1) observation was recorded.
Thus in the context of the thesis the following were completed:
(a) Implementation of an experimental design (selection of factors, levels, and treatments) using historical operational data from recent years (2014-2015) given the fact that the operating conditions remain constant (same supply of electrode paste for the electric arch furnaces, same ores, same operating parameters of the electric arc furnaces, etc.) The design was based on the nine-year working experience in this field and on the knowledge obtained regarding the operating conditions of the plant.
(b) Execution of the experiment and recording of the measurements of each experiment condition.
(c) Statistical inference based on the analysis of variance methodology. For this purpose the MINITAB statistical analysis software was used. The conclusions of this work (partially) verify the experience-based findings and indications.
Via this study an initial diagnosis and verification is performed of the importance of the factors that practical experience has indicated and which should be the focus of any further studies, which will lead to the attainment of the goal of cost savings via the reduced consumption of electrode paste.
Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
