對輥壓球機在轉(zhuǎn)底爐工藝的應(yīng)用

伊英紅

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司 設(shè)計研究院， 遼寧 沈陽 110141)

對輥壓球機在轉(zhuǎn)底爐工藝的應(yīng)用

伊英紅

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司 設(shè)計研究院， 遼寧 沈陽 110141)

本文簡要介紹了我國應(yīng)用的轉(zhuǎn)底爐工藝分類，并對該工藝上的主體設(shè)備之一對輥壓球機進(jìn)行了介紹。對輥壓球機因其對原料粒度要求低、成球質(zhì)量高、可用有機粘結(jié)劑等優(yōu)勢，是轉(zhuǎn)底爐工藝中普遍應(yīng)用的原料成球設(shè)備。文中詳細(xì)介紹了對輥壓球機的分類、工作原理、主要結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵件、設(shè)備的優(yōu)點、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展前景等幾個方面。

轉(zhuǎn)底爐； 對輥壓球機； 造球

0 前言

在鋼鐵工業(yè)飛速發(fā)展的過程中，由于傳統(tǒng)的高爐煉鐵方式投資大、能耗高、流程長、污染嚴(yán)重等因素的影響，各種非高爐煉鐵工藝成了世界各國研究的重點，其中的轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝在各國受到了極大的關(guān)注。我國在20世紀(jì)90年代初期開始對轉(zhuǎn)底爐技術(shù)進(jìn)行研究，尤其在近幾年一直備受青睞，陸續(xù)建設(shè)了多條轉(zhuǎn)底爐工業(yè)化示范項目。目前轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝基本可分為兩類：一是以回收冶金廢棄物為原料，如高轉(zhuǎn)爐瓦斯灰、軋鋼氧化鐵皮、釩鈦磁鐵礦綜合利用等；二是以鐵精粉為原料，直接還原成珠鐵，這種工藝方法已有多次的實驗成果，雖然國外曾經(jīng)報道過建設(shè)商業(yè)規(guī)模工廠，但在我國還沒有工業(yè)示范項目；這種工藝方法屬于正在發(fā)展中的先進(jìn)技術(shù)。目前我國建成并能連續(xù)運轉(zhuǎn)的江蘇沙鋼集團30萬t轉(zhuǎn)底爐、四川龍莽集團7萬t轉(zhuǎn)底爐、四川攀枝花鋼鐵公司10萬t轉(zhuǎn)底爐、馬鞍山鋼鐵股份有限公司20萬t轉(zhuǎn)底爐等工藝線是屬于第一種類型，得到國內(nèi)相關(guān)專家的鑒定及認(rèn)可。對輥壓球機在這些工藝線上起到了重要作用，為整條線的順利運轉(zhuǎn)提供了有利條件。

1 對輥壓球機起源

對輥壓球機是發(fā)展較早、應(yīng)用最多的壓團法設(shè)備。在冶金行業(yè)造塊方法可分為3類：燒結(jié)、球團和壓團。壓團時一般需配入一定數(shù)量的黏結(jié)劑，其適用的粒度范圍比較寬，且過程簡單，其產(chǎn)品團塊可直接使用或者經(jīng)過熱處理后再使用。團塊的冶金性能良好，但加工成本較高。同時與需要造塊的鐵精礦或粉礦的巨大數(shù)量相比，壓團設(shè)備的生產(chǎn)能力有限。所以，鐵礦石壓團法未能在鋼鐵工業(yè)中得到發(fā)展。然而在有色金屬火法冶煉中，常采用燒結(jié)法和壓團法。在粉煤成型中，壓團法仍是唯一的造塊法。

冶金工業(yè)部于1992年3月批準(zhǔn)了YB/T 019—1992對輥式高壓粉礦壓塊機標(biāo)準(zhǔn)，這充分說明此種設(shè)備應(yīng)用比較多而且很受關(guān)注，同時該標(biāo)準(zhǔn)的制定為設(shè)備的設(shè)計和選型提供了統(tǒng)一參考依據(jù)。

在轉(zhuǎn)底爐工藝路線里，原料的成型設(shè)備有圓盤造球機、對輥壓球機兩種。其中圓盤造球機在設(shè)備成本與生產(chǎn)技術(shù)上相對比較成熟，但是生產(chǎn)的球團含水量高，后續(xù)烘干工藝要消耗很大的能量，一般使用膨潤土做粘結(jié)劑，直接還原后膨潤土成分大部分留在直接還原球團中，降低產(chǎn)品品質(zhì)；同時圓盤造球機使用原料范圍窄，產(chǎn)量低。對輥壓球機的設(shè)備造價與維護(hù)成本稍高，但制球過程中可選用有機粘結(jié)劑，且有機粘結(jié)劑在燃燒過程中可以提供部分熱量，燃燒產(chǎn)物少，不會影響到直接還原后產(chǎn)品品質(zhì)。

近幾年來國內(nèi)各大鋼鐵企業(yè)先后興建了轉(zhuǎn)底爐直接還原鐵項目，如馬鋼、沙鋼、萊鋼、日鋼、榮鋼、攀鋼等，在這幾個項目中，僅馬鋼的造球方法是采用圓盤造球機，其余各生產(chǎn)線上的成球方法都是采用對輥壓球機，也稱高壓壓球機。對輥壓球機在這里得到應(yīng)用的原因之一是各個項目的產(chǎn)能都不高，正好能體現(xiàn)出自身的優(yōu)勢。

2 對輥壓球機的分類及原理

對輥壓球機因其應(yīng)用物料的特性、用途及壓力大小不同，分為低壓壓球機、中壓壓球機、高壓壓球機。至于三者的壓力界定目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一般都以線壓力(成形壓力通常以總壓力除以輥皮寬度表示，稱之為線壓力[1])的大小進(jìn)行區(qū)分。目前在轉(zhuǎn)底爐工藝上應(yīng)用的均為高壓壓球機。

對輥壓球機主要靠兩個相向轉(zhuǎn)動的輥輪，使流入兩輥間隙的混合料受壓成型[2](見圖1)。其中一個為定輥，另一個為可以前后水平移動的動輥，壓力加在動輥兩端的軸承座上。高、中、低壓壓球機的不同，主要是加壓方式和傳動機構(gòu)上的區(qū)別。低壓壓球機一般采用彈簧加壓，而中壓和高壓壓球機則采用高壓油缸加壓。兩輥輥面上可開出型槽，型槽數(shù)目和大小根據(jù)需要設(shè)計，其產(chǎn)品可為卵型、枕型或橢圓型[2]。

圖1 對輥壓球機成型原理圖

高壓壓球機主要由預(yù)壓裝置、壓球機主體、油壓支承系統(tǒng)形成一個機組，見圖2。

1.傳動裝置 2.聯(lián)軸器 3.壓輥 4.預(yù)壓裝置 5.進(jìn)料口 6.支承油缸 7.機架圖2 高壓壓球機示意圖

預(yù)壓裝置由兩部分組成，一是調(diào)速電機、聯(lián)軸器、減速機等傳動部分；二是單頭或雙頭螺旋及加料嘴構(gòu)成的預(yù)壓裝置。其作用是將細(xì)粉狀物料進(jìn)行預(yù)壓縮、脫氣、保證供料壓力，提高物料容重。對于不同品種、粒度的粉料，所需的最佳供料容積(或轉(zhuǎn)速)不相同，因此要求預(yù)壓傳動裝置是可以調(diào)速的[1]。

壓球機主體由兩個相對旋轉(zhuǎn)的帶有半槽的壓輥、電動機、聯(lián)軸器、減速機、雙出軸聯(lián)軸器、機架構(gòu)成。兩個壓輥一個是固定的，另一個是可移動的，目的是確保壓球過程保持恒壓，當(dāng)有硬物進(jìn)入時可起安全保護(hù)作用。雙出軸聯(lián)軸器必須具有撓性，才能適應(yīng)壓輥移動的需求。電動機最好選用變頻調(diào)速電機，以便根據(jù)物料特性需要調(diào)整輥子的轉(zhuǎn)速。因轉(zhuǎn)速過快會出現(xiàn)半球增多，降低成球率和成球質(zhì)量。

油壓支承系統(tǒng)主要由油箱、油泵、電動機、液壓閥門和油缸組成。

影響成型機作業(yè)效率的關(guān)鍵部件是壓球輥子，壓球軋輥的毛坯分為：整體鍛造和鑄造的，鑄造的密度小，結(jié)構(gòu)粗糙，但是比較經(jīng)濟。鍛造而成的密度大，結(jié)構(gòu)緊密，耐磨性號，壽命長，球槽加工工藝性好，合適物料種類多，而且運行可靠，大多用于中高壓的大型成型機，但是成本高。

3 能力計算[1]

高壓壓球機一般計算壓球機的通過量，若計算壓球機的球坯產(chǎn)量，則將通過量乘以成球率φ。

壓球機通過量計算見公式(1)、(2)：

QV=60iVn×10-6

(1)

Qw=60iVnγ×10-6

(2)

式中QV—單位時間容積通過量，m3/h；Qw—單位時間質(zhì)量通過量，t/h；i—一個壓輥上的槽數(shù)；V—每個球坯的容積，cm3；n—壓輥每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，r/min；γ—單個球坯的容重，g/cm3。

成球率計算如下：

成球率φ=單位時間篩上合格球質(zhì)量/單位時間總通過量×100%

4 對輥壓球機應(yīng)用

因?qū)亯呵驒C具有成球率高、消耗功率小、結(jié)構(gòu)緊湊、便于檢修調(diào)試等優(yōu)點，近幾年在轉(zhuǎn)底爐工藝上成為了主要工序之一。另外對輥壓球機一直被用來壓制煤粉、鐵粉、焦煤、鋁粉、鐵屑、氧化鐵皮、碳粉、礦渣、石膏、尾礦、污泥、高嶺土、活性炭、焦末等各種粉末、粉料、廢料、廢渣，廣泛應(yīng)用于耐火材料、電廠、冶金、化工、能源、運輸、供暖等行業(yè)。經(jīng)對輥壓球機制作成型后的物料，節(jié)能環(huán)保，便于運輸，提高了對廢料的利用率，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1] 曹希成.鋼鐵企業(yè)機電設(shè)備設(shè)計安裝與檢修維護(hù)手冊[M].北京：北京冶金出版社，2007.

[2] 李健.現(xiàn)代燒結(jié)生產(chǎn)技術(shù)工藝流程、設(shè)備選型計算與燒結(jié)效率實用手冊[M].北京：當(dāng)代中國音像出版社，2005.

新疆將建設(shè)廢金屬等再生回收基地

2014年，新疆維吾爾自治區(qū)將支持兩個再生資源回收利用加工基地建設(shè)，兩個再生資源集散市場建設(shè)，同時還支持建立15個分揀中心，提高廢金屬等再生資源回收利用水平。

據(jù)悉，由新疆自治區(qū)商務(wù)廳草擬的加強再生資源回收利用體系建設(shè)方案已獲得自治區(qū)政府通過，今年自治區(qū)商務(wù)廳將貫徹出臺的《關(guān)于加快推進(jìn)自治區(qū)再生資源回收利用行業(yè)健康有序發(fā)展的意見》，同時還將組織完成《自治區(qū)再生資源回收利用辦法》立法任務(wù)。據(jù)統(tǒng)計，目前全自治區(qū)有再生資源經(jīng)營企業(yè)150余家、回收網(wǎng)點5200個，年回收廢舊有色金屬、廢舊電子物等廢舊物資總量達(dá)到176萬t，年銷售額68.6億元。

忠旺集團大型鋁擠壓機“擴容”加速

忠旺集團完成大型鋁擠壓機“擴容”工程。本次新進(jìn)的有36 MN、75 MN、90 MN、125 MN等共8臺大型擠壓機。截至目前，上述擠壓機均已投入試運行。

據(jù)第三方權(quán)威機構(gòu)測算，中國工業(yè)鋁擠壓材消耗量的年增長率約為13%，由此可得出，2016年中國工業(yè)鋁擠壓材消耗量約為603.8萬t，而及至2020年，這一數(shù)字將飆升至946萬t，遠(yuǎn)超全球除中國以外地區(qū)的工業(yè)鋁擠壓材年消耗總量476萬t。鋁擠壓設(shè)備的配置是工業(yè)鋁型材企業(yè)的核心競爭力之一。由于成本高昂，歐美的老牌鋁企往往設(shè)備陳舊，用的還是十幾年乃至幾十年前的生產(chǎn)線。公開資料顯示，薩帕、海德魯、凱撒、加鋁等老牌國際企業(yè)，其擠壓機規(guī)模多在50 MN以下，2000年以后增加的新型設(shè)備屈指可數(shù)，大多數(shù)為二十世紀(jì)八、九十年代，甚至是六、七十年代的機器。

中國擁有世界上最多的45 MN以上的擠壓機，占世界總數(shù)的60%。同時裝機水平也是最高的，因為96%以上的大擠壓機都是2002年以后建設(shè)的。更細(xì)致地講，從全球75 MN以上大型鋁擠壓機分布情況來看，中國忠旺在數(shù)量和產(chǎn)能上占據(jù)絕對優(yōu)勢。數(shù)據(jù)顯示，75 MN以上大型鋁擠壓機在國內(nèi)有26臺，國外不足10臺，而中國忠旺則擁有21臺，其中4臺為125 MN臥式油壓雙動鋁擠壓機。除此以外，中國忠旺于2012年訂購的兩臺225 MN 單動臥式鋁擠壓機也將逐步投產(chǎn)。這將進(jìn)一步鞏固中國忠旺在高精密、大截面工業(yè)鋁型材生產(chǎn)方面的領(lǐng)先優(yōu)勢。

國家《有色金屬工業(yè)“十二五”(2011-2015)發(fā)展規(guī)劃》中提出了多項產(chǎn)業(yè)升級政策，鼓勵高性能鋁合金材料的應(yīng)用，促進(jìn)制造業(yè)走向高端。同時，中國城鎮(zhèn)化建設(shè)的加速將使高端鋁產(chǎn)品擁有更廣闊的使用范圍，這都有助于促進(jìn)忠旺工業(yè)鋁型材業(yè)務(wù)的發(fā)展。

ApplicationofRollerBriquettingMachineinRotaryHearthFurnaceProcess

YI Ying-hong
(Design and Research Institute, NFC (Shenyang) Metallurgical Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141, China)

The paper briefly introduces process classification of the rotary hearth furnace applied, and one of the main process equipment roller briquette machine. Roller briquette machine has become a popular choice of material pelletization because of its advantages such as low requirements for the particle size of raw materials, high quality of pelletization, availability of organic binders. This paper introduces several aspects of roller briquette machine in detail, such as classification, operating principle, main structure, key components, advantages of equipment, application field and development prospect.

rotary hearth furnace；roller briquetting machine；pelletizer

2013-12-20

伊英紅(1978-)，女，遼寧沈陽人，工程師，大學(xué)本科，主要從事冶金設(shè)備設(shè)計及開發(fā)工作，現(xiàn)任中國有色(沈陽)冶金機械有限公司設(shè)計員。

TG305

A

1003-8884(2014)02-0038-03