燒結(jié)機(jī)機(jī)尾導(dǎo)料槽磨損原因分析及改進(jìn)

王 偉，于 霞，劉近軍

（青島特殊鋼鐵有限公司，山東 青島266000）

1 前 言

燒結(jié)機(jī)尾導(dǎo)料槽是燒結(jié)設(shè)備中承受沖擊力和高溫最大的設(shè)備，導(dǎo)料槽的使用壽命和導(dǎo)料效果是制約燒結(jié)生產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)和提高產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)之一。青島特鋼先后6 條燒結(jié)生產(chǎn)線中有縱向鋼軌形式、縱向方鋼形式、格柵方格形式和階梯形式等多種形式的導(dǎo)料槽，各種形式的導(dǎo)料槽因在生產(chǎn)中要承受高溫?zé)Y(jié)礦的下料沖擊、磨損及高溫氧化，使用壽命均不理想?，F(xiàn)階段，燒結(jié)機(jī)機(jī)尾導(dǎo)料槽結(jié)構(gòu)形式基本一致，整個(gè)導(dǎo)料槽包括底座、槽本體、刮料耐磨塊、擋料耐磨塊和側(cè)護(hù)板。其中槽本體包括側(cè)護(hù)板，多級階梯、前立板和階梯底板。大燒結(jié)機(jī)一般采用焊接結(jié)構(gòu)或開拆卸料斗結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)工況條件惡劣，導(dǎo)料槽的進(jìn)、出料端和槽體容易磨損和高溫氧化，壽命較短。

2 原因分析

2.1 導(dǎo)料槽本體易磨損

導(dǎo)料槽處于惡劣工況條件下使用，燒結(jié)餅溫度高達(dá)800 ℃以上，在受高溫和高沖擊的持續(xù)作用下，本體階梯網(wǎng)格及加強(qiáng)筋板很快出現(xiàn)磨損、疲勞撕裂現(xiàn)象，且底板受高溫影響容易氧化變形，每次檢修都需要安排大量的人力清料，用鋼板焊補(bǔ)磨損部位或更換耐磨塊，導(dǎo)料槽整體使用壽命不到1 a。

2.2 階梯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷

階梯網(wǎng)格導(dǎo)料槽本體內(nèi)刮料耐磨塊、耐磨筋板受沖擊及高溫氧化極易磨損，底板易變形，每次檢修焊補(bǔ)的階梯網(wǎng)格板容易受沖擊和高溫開焊脫落，在成品燒結(jié)礦的沖擊下進(jìn)入單輥破碎機(jī)，造成堵料、單輥破碎機(jī)斷齒、減速機(jī)損壞或電機(jī)過電流停機(jī)等設(shè)備事故。

2.3 料流的沖擊

燒結(jié)單輥導(dǎo)料槽原設(shè)計(jì)為階梯形式結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流槽本體內(nèi)角度約60°，導(dǎo)料槽位置處工況條件惡劣，由于本體內(nèi)自然坡度較大存不住料，槽本體在高溫?zé)Y(jié)礦的沖擊下很容易磨損、變形、脫落。原設(shè)計(jì)有網(wǎng)格板組成的耐磨筋、耐磨塊組成格柵式存料，但在使用過程中由于本體內(nèi)自然角度大，存不住料，耐磨筋、耐磨塊表面仍直接受燒結(jié)礦沖擊磨損，無法有效存料，導(dǎo)致磨損量較大。青島特鋼在生產(chǎn)過程中選用過多種形式耐磨材料，效果均不明顯。

2.4 高溫氧化

青島特鋼燒結(jié)機(jī)臺(tái)車面與單輥破碎機(jī)破碎面相對高度差＞3.5 m，燒結(jié)機(jī)臺(tái)車下料時(shí)，熱燒結(jié)礦的溫度在750 ℃左右。因通過高料層工藝改造，燒結(jié)機(jī)臺(tái)車料層由750 mm 提高到900 mm，單節(jié)臺(tái)車的燒結(jié)餅重量為9.72 t，臺(tái)車卸料點(diǎn)與導(dǎo)料槽本體落差為3 m，整車料餅對導(dǎo)料槽本體沖擊力較大。為保證環(huán)冷機(jī)發(fā)電效果燒結(jié)礦終點(diǎn)溫度控制較高，導(dǎo)料槽本體是不間斷地在500 ℃左右物料溫度下工作，其槽本體中下部和出料端長期受高溫?zé)Y(jié)礦磨損沖擊，磨損最嚴(yán)重。同時(shí)，導(dǎo)料槽本體始終在高溫下運(yùn)行，本體鋼結(jié)構(gòu)材料也受高溫氧化，加速了導(dǎo)料槽本體磨損，致使其使用壽命較短。綜上所述，導(dǎo)料槽本體由于工作環(huán)境惡劣，受沖擊力大且受高溫氧化和磨損而失效。檢修維護(hù)工作量大、工作環(huán)境惡劣。因檢修空間狹小和受高溫影響，每次檢修從停機(jī)到清料、更換焊補(bǔ)，需要6 人用時(shí)13 h。并且一次修復(fù)后使用壽命最大為40 d左右，達(dá)不到2個(gè)月定修1次的要求。單輥導(dǎo)料槽成為燒結(jié)作業(yè)區(qū)制約生產(chǎn)、影響作業(yè)率、影響定修時(shí)間的主要因素之一。

2.5 沖蝕速度和沖蝕角度

根據(jù)理論，沖蝕速度和沖蝕角度的關(guān)系如圖1所示。

圖1 沖蝕磨損率和沖蝕速度的關(guān)系

通過理論和生產(chǎn)實(shí)踐證明，沖蝕角和沖蝕速度是影響磨損率的重要原因，直接影響導(dǎo)料槽本體的使用壽命。

3 單輥導(dǎo)料槽本體的改進(jìn)措施

針對青島特鋼單輥導(dǎo)料槽設(shè)備存在的問題，通過理論分析和多次試驗(yàn)研究，確定對導(dǎo)料槽的受料角度進(jìn)行改造。

3.1 分層提高導(dǎo)料槽出口段擋料高度

導(dǎo)料槽的改進(jìn)主要是改變存料角度、減少下料時(shí)的沖擊，形成有效料磨料保護(hù)層和隔溫層。針對原設(shè)備存在的缺陷，通過理論分析和現(xiàn)場測繪并逐步試驗(yàn)，將原來導(dǎo)料槽出料口最下端的擋料塊臺(tái)階由300 mm 加高到700 mm，第二臺(tái)階的擋料塊加高到500 mm，并在頂部加裝耐磨塊。改造后的導(dǎo)料槽增大了導(dǎo)料槽的容積，使燒結(jié)礦在導(dǎo)料槽內(nèi)部積料增加，整個(gè)導(dǎo)料槽被燒結(jié)礦覆蓋，導(dǎo)料槽整體表面存料，沖蝕角度增大從而使導(dǎo)料槽導(dǎo)料角度形成自然物料堆角。增加了存料的高度，導(dǎo)料槽表面形成了全覆蓋，高溫?zé)Y(jié)礦無法直接沖擊、磨損導(dǎo)料槽，延長了導(dǎo)料槽使用壽命和檢修周期，縮短了單次檢修所需要的時(shí)間。新設(shè)計(jì)導(dǎo)槽采用降低物料落差，料堆緩沖，利用料磨料的形式，同時(shí)因?yàn)楸砻嬲w存料，燒結(jié)機(jī)臺(tái)車高溫料下料時(shí)只在存料表面，使得存料不但形成料磨料耐沖擊層并且對導(dǎo)料槽底板的隔熱層起到溫度隔離，減少了高溫?zé)Y(jié)礦對導(dǎo)料層鋼結(jié)構(gòu)表面的高溫氧化和沖擊磨損，從而延長了導(dǎo)料槽的使用壽命，避免了結(jié)構(gòu)高溫氧化、強(qiáng)度下降和磨損量。改造后導(dǎo)料槽本體結(jié)構(gòu)見圖2。

經(jīng)過以上措施的實(shí)施，以2017年1—3月為改造前基準(zhǔn)期，4—8月為改造后對比期，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，擋料塊增高實(shí)施后，導(dǎo)料槽磨損量平均由改造前的53.6 mm 降低到35 mm，降低了18.6 mm，取得了較明顯的效果。

3.2 調(diào)整沖蝕速度和沖蝕角度

圖2 改造后導(dǎo)料槽本體結(jié)構(gòu)

從圖2 和圖3 可看出，磨損率隨沖蝕角不同變化較大（見圖4）。當(dāng)沖蝕角變大時(shí)，主要發(fā)生撞擊磨損，磨損率降低。當(dāng)沖蝕角＞60°范圍內(nèi)時(shí)，磨損率降低明顯。要減少?zèng)_蝕磨損，應(yīng)增大沖蝕角降和低沖蝕速度。同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)及使用效果，采用料磨料方式是降低鋼結(jié)構(gòu)表面磨損是最佳的方式。

圖3 沖蝕磨損率和沖蝕角的關(guān)系

4 導(dǎo)料槽本體改造后使用情況

4.1 導(dǎo)料槽磨損情況

對實(shí)施后的2018年1—12月份的燒結(jié)機(jī)尾導(dǎo)料槽磨損情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。改造前、后導(dǎo)料槽磨損變化對比如圖4所示。

圖4 改造前、后導(dǎo)料槽月平均磨損量對比

各項(xiàng)措施實(shí)施后，燒結(jié)機(jī)尾導(dǎo)料槽磨損大幅度下降，最低下降到28 mm。2018年月平均燒結(jié)機(jī)尾導(dǎo)料槽磨損為31.9 mm，效果非常顯著，完全達(dá)到預(yù)期效果。

4.2 導(dǎo)料槽實(shí)施前后對比效果

1）分層增高出料端擋料鐵高度，使導(dǎo)料槽本體整體存料量增大，有效形成物料覆蓋保護(hù)層，使槽體內(nèi)階梯耐磨塊、耐磨筋板覆蓋在料層以下，杜絕了表面磨損。2）改造后提高了臺(tái)車落料的沖蝕角，降低了磨損率。3）提高存料使燒結(jié)機(jī)臺(tái)車下料點(diǎn)與導(dǎo)料槽沖擊落差降低，減小了料餅的沖擊速度，整體磨損率降低。4）形成的料磨料使導(dǎo)料槽本體表面的存料與導(dǎo)料槽之間形成隔熱保溫層，避免了導(dǎo)料槽本體金屬結(jié)構(gòu)件的高溫氧化變形和氧化腐蝕。

4.3 效益分析

改造后，燒結(jié)機(jī)尾導(dǎo)料槽月平均磨損量由51.8 mm 降低為31.9 mm。單輥導(dǎo)料槽現(xiàn)已不作為檢修重點(diǎn)項(xiàng)目，只在檢修時(shí)進(jìn)行常規(guī)檢查，節(jié)省了備件、材料費(fèi)用及減少故障停臺(tái)率和延長了檢修周期，每年可為公司節(jié)省綜合成本100 萬元以上。從運(yùn)行情況來看，新導(dǎo)料槽由原每月需檢修13 h可延長至6 個(gè)月進(jìn)行1 次簡單修復(fù)，檢修時(shí)間只需3 h，檢修次數(shù)和檢修時(shí)間明顯減少，本體使用壽命可提高至3 a以上，相比原導(dǎo)料槽使用壽命大幅度延長。