山鋼日照公司燒結(jié)機(jī)布料設(shè)施優(yōu)化實(shí)踐

張進(jìn)坤，程 猛，陳繼濤，李志輝

（山鋼股份日照有限公司煉鐵廠，山東日照 276899）

0 引言

燒結(jié)布料就是將上道工序混合好的混合料均勻鋪到燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上，并有一定的松散性。沿料層高度，從上到下粒度逐漸增大、含碳量逐漸降低，經(jīng)過點(diǎn)火、燒結(jié)、破碎后，得到理想的成品燒結(jié)礦?；靹蛄辖?jīng)梭式布料器小車進(jìn)入燒結(jié)小礦槽漏斗，再通過活頁門調(diào)節(jié)管控，經(jīng)圓輥布料器旋轉(zhuǎn)、十一輥布料器偏析布料，將混勻料布在燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上。

燒結(jié)布料系統(tǒng)穩(wěn)定性直接影響燒結(jié)礦質(zhì)量，是影響高爐穩(wěn)定順行的重要指標(biāo)之一。受傳統(tǒng)思想的限制，燒結(jié)布料系統(tǒng)部件多采用不銹鋼材料，現(xiàn)場不耐磨，頻繁更換，活頁門布料系統(tǒng)不穩(wěn)定，導(dǎo)致燒結(jié)礦質(zhì)量頻繁出現(xiàn)波動(dòng)。

1 布料設(shè)施存在問題及分析

1.1 小礦槽襯板頻繁更換

因混勻料中含有大量生石灰，混勻料均有黏性和粘附性，因此小礦槽襯板采用傳統(tǒng)不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）襯板，為延長襯板使用壽命，將原設(shè)計(jì)δ=12 mm 的襯板提高為δ=16 mm，但其使用壽命不超過10 月。由于不到項(xiàng)修周期，每次檢修都要更換襯板，增加日常檢修工作量。同時(shí)，由于襯板螺栓孔略有移位，就會(huì)導(dǎo)致襯板母板被割得“千瘡百孔”；凸臺(tái)處還容易積料，導(dǎo)致小礦槽粘料嚴(yán)重，影響圓輥布料。

1.2 燒結(jié)機(jī)活頁門波動(dòng)頻繁

原燒結(jié)機(jī)活頁門采用1 個(gè)大扇形門主門，主門上帶動(dòng)8 個(gè)輔門，因?yàn)樵O(shè)計(jì)重量偏差，大扇形門南、北兩側(cè)油缸運(yùn)行不同步，頻繁波動(dòng)，液壓控制精度難以保證，對(duì)燒結(jié)機(jī)布料厚度穩(wěn)定性影響較大（圖1）。各油缸控制系統(tǒng)雖設(shè)計(jì)有備用系統(tǒng)，但由于兩者共用同一油路，正常生產(chǎn)過程中無法實(shí)現(xiàn)有效切斷，沒有達(dá)到備用效果。電控系統(tǒng)中高壓與低壓沒有分開，存在信號(hào)干擾，會(huì)造成各液壓缸異常動(dòng)作，影響燒結(jié)工藝布料穩(wěn)定性。隨著燒結(jié)工藝布料精度要求的提高，該系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足1%的布料精度要求。

圖1 原活頁門結(jié)構(gòu)

1.3 圓輥不銹鋼襯板不耐磨

原圓輥襯板使用不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）襯板，為延長襯板使用壽命，將原裝機(jī)δ=12 mm 提高到δ=16 mm，使用4 個(gè)月后，襯板沉孔周圍沿著圓周方向形成凹環(huán)，襯板使用壽命急劇下降，同時(shí)襯板表面磨損也造成混勻料表面布料不平整，直接影響燒結(jié)礦質(zhì)量。

1.4 十一輥間隙頻繁調(diào)整

臺(tái)車布料時(shí)混合料沿料層高度分布，自上而下的粒度逐漸變粗、含碳量逐漸減少，是理想布料的要求。十一輥布料器是臺(tái)車偏析布料的關(guān)鍵設(shè)備，布料效果直接影響燒結(jié)礦質(zhì)量?，F(xiàn)十一輥輥體采用不銹鋼1Cr18Ni9Ti，硬度偏小，每次停機(jī)都需要調(diào)整輥體間隙，一旦調(diào)整不及時(shí)將會(huì)因間隙過大漏料嚴(yán)重，致使沿著臺(tái)車運(yùn)行方向出現(xiàn)不正常波紋，經(jīng)布料壓輥和抽風(fēng)后料面容易出現(xiàn)拉鉤，嚴(yán)重影響透氣性的均勻性。

自2021 年4 月，燒結(jié)機(jī)十一輥布料器進(jìn)傳動(dòng)系統(tǒng)完成提速，將輥體轉(zhuǎn)速由32 r/min 提升到52 r/min，輥?zhàn)邮褂脡勖搽S之縮短。

1.5 布料壓輥粘料、無法調(diào)節(jié)

壓料輥采用碳鋼圓輥制作，表面容易粘料。同時(shí)，輥體表面僅靠自重將混勻料表面壓實(shí)，當(dāng)料堆發(fā)生變化時(shí)，壓料輥不能隨之調(diào)整。

2 改進(jìn)措施

2.1 小礦槽襯板分段設(shè)計(jì)

小礦槽上半段開口較大，下半段直線不容易粘料，先試用δ=25 mm 陶瓷襯板粘貼，粘貼完成后使用角磨機(jī)將接縫部分打磨光滑，襯板高低差不超過±2 mm，發(fā)現(xiàn)試用效果較好，經(jīng)過項(xiàng)修將上半段和下半段直線部分全部更換為陶瓷襯板。

下半部分拐角位置由于角度較小，一旦出現(xiàn)凸臺(tái)就會(huì)造成粘料，從而影響小礦槽南、北兩端布料不到位。將不銹鋼襯板表面利用高速氧燃料噴涂（HVOF）技術(shù)，將不銹鋼表面噴涂1 mm厚的碳化鎢噴涂涂層，加工完成后拋光處理，襯板表面粗糙度要求≤0.8 μm，襯板表面硬度由原來不到35 HRC，提升到68～70 HRC。小礦槽襯板整體使用壽命由原來的10 個(gè)月延長到24個(gè)月以上。

2.2 活頁門升級(jí)改造

根據(jù)燒結(jié)生產(chǎn)需求，為保證布料系統(tǒng)穩(wěn)定減少物料波動(dòng)，對(duì)原燒結(jié)機(jī)活頁門進(jìn)行升級(jí)改造（圖2）。取消主門結(jié)構(gòu)，采用8 個(gè)輔門能夠獨(dú)立提升，提升高度300 mm；料流出口處設(shè)計(jì)有自動(dòng)排大塊小門，直徑不足100 mm 的料塊能自動(dòng)排出，最大提升能力400 mm。如有混合料大塊卡住時(shí)，崗位人員只需精準(zhǔn)提升局部輔門就能完成作業(yè)，將燒結(jié)布料影響降低到最小。

圖2 改造后的活頁門結(jié)構(gòu)

新系統(tǒng)采用比例閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制精度為1%。液壓缸控制方式均采用一用一備控制方式，兩者能夠?qū)崿F(xiàn)電控切換，并且保證正常生產(chǎn)過程中液壓系統(tǒng)就能檢修更換。液壓缸均可實(shí)現(xiàn)任意位置停止且長時(shí)間保持不動(dòng)，消除原液壓缸運(yùn)行“死區(qū)”。根據(jù)液壓缸控制活頁門與圓輥之間的距離，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作與現(xiàn)場機(jī)旁箱操作，機(jī)旁箱具有機(jī)旁強(qiáng)制和機(jī)旁手動(dòng)功能。

泵站采用恒壓變量間歇工作方式，泵站配管，配管所用材料，包括法蘭和接頭等，都為1Cr18Ni9Ti。油箱制作和配管都必須采用氬弧焊。系統(tǒng)壓力傳感器和溫度傳感器都包含數(shù)顯和模擬量輸出功能，所有的換向控制閥（包括比例閥）要求帶有緊急手動(dòng)操作及燈顯示功能。

自2021 年7 月2#燒結(jié)機(jī)完成改造，現(xiàn)場生產(chǎn)得到穩(wěn)定提升，燒結(jié)礦質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)。

2.3 圓輥襯板升級(jí)改造

采購瑞典原裝進(jìn)口δ=20 mm 的Hardox500 耐磨板，使用半自動(dòng)火焰切割機(jī)進(jìn)行下料。根據(jù)襯板定位尺寸，先將開孔位置進(jìn)行回火處理，降低開孔位置的表面硬度，使用沉孔專用刀具對(duì)襯板開孔，底孔尺寸Φ20 mm，使用Φ52 mm 鉆頭擴(kuò)沉孔上表面，如發(fā)現(xiàn)毛刺需使用磨光機(jī)打磨光滑（圖3）。根據(jù)圖紙尺寸在優(yōu)先保證內(nèi)弧尺寸的前提下，利用彎板機(jī)將襯板進(jìn)行折彎，折彎完成后復(fù)核圖紙尺寸，為方便安裝每兩件拼接一個(gè)圓，每件襯板沉孔數(shù)量為24 個(gè)。

圖3 圓輥襯板

為防止沉孔周圍最先磨損，設(shè)計(jì)配套圓輥襯板專用螺釘，螺釘采用40Cr 鍛造，經(jīng)熱處理，螺釘頭部設(shè)計(jì)一字口方便安裝，同時(shí)保證圓周方向位置無凸起（圖4）。為防止襯板螺釘脫落，配套使用M20 的六角鎖緊螺母緊固。

圖4 圓輥襯板專用螺釘

每次利用檢修機(jī)會(huì)，將圓輥襯板沉孔周圍進(jìn)行堆焊處理，降低襯板磨損速度。現(xiàn)場圓輥襯板已使用10 月，其厚度只磨損4 mm，預(yù)計(jì)在線使用壽命在24 個(gè)月以上。

2.4 碳化鎢十一輥輥體的應(yīng)用

為延長輥體在線使用壽命，十一輥輥體表面利用高速氧燃料噴涂（HVOF）技術(shù)，將機(jī)加工完成的輥體表面噴涂碳化鎢粉末，形成致密的、結(jié)合強(qiáng)度高而無分層現(xiàn)象的高質(zhì)量噴涂層。為防止輥體表面粘料，噴涂完成后進(jìn)行拋光處理，輥體輥面表面粗糙度≤0.8 μm，輥體表面硬度由原來不到35 HRC，提升到68 HRC 以上。

為適應(yīng)碳化鎢十一輥輥體使用壽命，輥?zhàn)虞S承采用了NSK 進(jìn)口調(diào)心輥?zhàn)虞S承。輥?zhàn)娱g隙調(diào)整時(shí)間由原來每次檢修調(diào)整，延長到4 個(gè)月調(diào)整一次。

2.5 配重可調(diào)不銹鋼布料壓輥的應(yīng)用

十一輥輥體改為不銹鋼輥體，表面進(jìn)行打磨，根據(jù)料堆調(diào)整輥體壓實(shí)重量，將軸承座兩側(cè)安裝拐臂，利用配重隨時(shí)調(diào)整壓料輥重量，改善了料層表層或上層透氣性，防止表層透氣性過好，保證燒結(jié)過程中透氣性較為均勻，改善點(diǎn)火效果，減少表層返礦量。

3 改造效果

（1）燒結(jié)礦物理指標(biāo)、堿度和亞鐵均有改善，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)升高1.2%，返礦率下降4%，粒度5～10 mm 下降1.6%，堿度合格率為85.1%，亞鐵合格率為93.2%，具體指標(biāo)如表1 所示。

表1 燒結(jié)礦物化指標(biāo)

（2）通過燒結(jié)機(jī)布料設(shè)施的優(yōu)化改造，燒結(jié)機(jī)初始布料波紋已經(jīng)由原料沿臺(tái)車運(yùn)行方向轉(zhuǎn)變?yōu)檎５难刂_(tái)車寬度方向，經(jīng)布料壓輥和抽風(fēng)后依舊平整，布料得到改善，透氣均勻性提高，紅火層連續(xù)穩(wěn)定。

（3）燒結(jié)檢修周期延長，由原來每月一次停機(jī)，逐漸延長到每2 個(gè)月停機(jī)一次，減少維修職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 結(jié)語

通過燒結(jié)布料設(shè)施的優(yōu)化改造，燒結(jié)過程關(guān)鍵操作參數(shù)全面改善，布料系統(tǒng)穩(wěn)定性，紅火層均勻性和連續(xù)性增強(qiáng)，燒結(jié)返礦量明顯下降，燒結(jié)礦質(zhì)量和產(chǎn)量提高。