王國遙

（寶山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠，上海 200941）

1 概述

1.1 燒結(jié)礦冷卻方法

燒結(jié)礦從燒結(jié)機機尾卸下，溫度高達750～850℃。需要通過冷卻、整粒后，送至高爐上料礦槽。環(huán)冷機按機械類型主要分為環(huán)式冷卻機和帶式冷卻機。環(huán)式冷卻機臺車利用率高，與相同處理能力的帶式冷卻機比較，設(shè)備重量可以減少四分之一，投資相應(yīng)減少。環(huán)冷機按冷卻型式還可以分鼓風(fēng)冷卻和吸風(fēng)冷卻。鼓風(fēng)冷卻具有較好的穿透性，可以采用高料層布料型式。

1.2 技術(shù)參數(shù)

冷卻機冷卻面積要根據(jù)燒結(jié)機的面積來決定，也就是正確地選擇合理的冷燒比、冷卻時間、合理的風(fēng)量與冷卻風(fēng)壓力。燒結(jié)機有效面積與冷卻機有效面積之比稱為冷燒比。一般抽風(fēng)冷卻機冷燒比在1.3～1.5之間，鼓風(fēng)冷卻機在0.9～1.1之間。主要考慮進入冷卻機的燒結(jié)礦粒度組成。若小于一定粒度的粉塵多，則選擇較大的冷燒比，反之選擇較小的冷燒比。冷卻燒結(jié)礦所用時間是評價冷卻效率的一個重要指標。冷卻時間與塊料粒度、料層厚度以及通過料層的風(fēng)量等因素有關(guān)，即冷卻時間與料塊表面同空氣熱交換速度以塊料中心部至表面熱傳導(dǎo)速度有關(guān)。

冷卻時間可采用下列公式計算：

其中：t為冷卻時間，抽風(fēng)冷卻為25～30min，鼓風(fēng)冷卻約為60min；u為冷卻1t燒結(jié)礦所需風(fēng)量，m3/t；ρ為燒結(jié)礦堆密度，（1.7±0.1）t/m3；h為冷卻機裝料高度（m），鼓風(fēng)冷卻時，h=（1.4±0.4）m，抽風(fēng)冷卻時，h=（0.3±0.1）m；v為風(fēng)速，m/min；A為冷卻機有效冷卻面積，m2；Q為冷卻機的設(shè)計生產(chǎn)能力，t/h。

冷卻燒結(jié)礦是用連續(xù)通過料層的冷風(fēng)把熱量帶走。風(fēng)量過小，就需要較長的冷卻時間，這樣會降低冷卻效率。風(fēng)量過大，又會造成不必要的動力消耗，因風(fēng)機功率與風(fēng)量三次方成正比，所以，選擇合適的風(fēng)量是十分重要的。

1.3 結(jié)構(gòu)組成

鼓風(fēng)環(huán)式冷卻機冷卻臺車由電機、減速機、摩擦輪及摩擦片等組成的驅(qū)動裝置驅(qū)動。其本體由冷卻臺車和走行軌道、回轉(zhuǎn)框架、集塵罩及風(fēng)箱等組成。電機驅(qū)動減速機后由輸出軸帶動主動摩擦輪旋轉(zhuǎn)，主動摩擦輪與被動摩擦輪與摩擦板之間由蝶形彈簧壓縮提供壓力，摩擦板帶動環(huán)冷臺車轉(zhuǎn)動。由于內(nèi)外擋輪的作用，保證外輪在外圓形軌道上運動。

大型鼓風(fēng)環(huán)式冷卻機在內(nèi)外側(cè)周邊采用了與臺車數(shù)量相對應(yīng)的直線狀H型鋼，內(nèi)短外長的梯形聯(lián)結(jié)板，用螺栓連接成正多邊形的回轉(zhuǎn)框架。臺車由普通鋼材焊接成梯型框架結(jié)構(gòu)，并設(shè)計成三點球面支承，前端由銷軸、球面軸承與三角連接梁鉸接連接。臺車后端兩側(cè)裝有踏面經(jīng)高頻淬火的鑄鋼車輪，分別在內(nèi)、外側(cè)環(huán)形軌道上行走。

環(huán)冷機的驅(qū)動裝置都是采用摩擦傳動方式，下側(cè)的摩擦輪為驅(qū)動用主動輪，上部摩擦輪為從動輪，設(shè)有支桿和蝶型彈簧，使從動輪產(chǎn)生適當?shù)膲毫Γ鳛槟Σ凛喤c摩擦板之間的夾緊力。此力大小通過彈簧可以調(diào)整，以保證摩擦驅(qū)動。冷卻機臺架是由普通鋼材用螺栓級裝成的結(jié)構(gòu)件。在環(huán)冷機的臺架上設(shè)置了對臺車運行起導(dǎo)向作用的內(nèi)外水平走行軌道支承梁，承受著臺車和回轉(zhuǎn)框架的重量。在臺架內(nèi)側(cè)的柱子上設(shè)置了支承側(cè)軌的承受梁。在水平軌與側(cè)軌的連接部，留有作為補償熱膨脹的間隙。

2 故障現(xiàn)象

環(huán)形冷卻機主要故障為出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，致使環(huán)冷機回轉(zhuǎn)框架與驅(qū)動部摩擦輪發(fā)生劇烈碰撞，將驅(qū)動部摩擦輪軸承擠壓、擠碎，造成燒結(jié)機停產(chǎn)，嚴重影響高爐的正常生產(chǎn)。

環(huán)冷機出現(xiàn)跑偏后，在內(nèi)、外側(cè)分別出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)框架擠壓內(nèi)、外擋輪，由于沖擊力大，經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)、外擋輪過度磨損或者擋輪損壞導(dǎo)致不可以轉(zhuǎn)動，滾動摩擦變成滑動摩擦致使環(huán)冷機驅(qū)動力變大，經(jīng)常發(fā)生驅(qū)動輪過負荷，造成停機。尤其是在內(nèi)圈側(cè)輪處發(fā)生的頻率更高。再加上內(nèi)圈溫度高，粉塵量多，也使搶修工作難以順利進行。

3 原因分析

3.1 側(cè)輥和側(cè)軌磨損

側(cè)軌和側(cè)軌發(fā)生磨損時，由于環(huán)冷機臺車在走行過程中側(cè)輥和側(cè)軌的相對位置發(fā)生的變化，影響回轉(zhuǎn)框架的回轉(zhuǎn)軌跡，從而造成環(huán)冷機跑偏。由于側(cè)輥及環(huán)形側(cè)軌的相對磨損其相互之間間隙增大，環(huán)形軌道即失去原設(shè)計的對環(huán)形臺車的定心作用，導(dǎo)致環(huán)冷機臺車的跑偏。

3.2 溫度變化的影響

紅熱的燒結(jié)礦從上游設(shè)備落到環(huán)冷機臺車上，進口與出口相差600～700℃，溫度對整個框架的影響，尤其對1#驅(qū)動部影響較大。溫度對框架的影響主要是受熱膨脹，我們可以從下式中計算得出：環(huán)冷機臺車在每轉(zhuǎn)一圈中由于高溫?zé)Y(jié)礦的進入，到冷卻后的燒結(jié)礦的排出，重復(fù)地承受了600～700℃的溫差環(huán)境影響。另外固定框架，特別靠近入口與排料口處的環(huán)境溫度的不同致使產(chǎn)生變形，從熱膨脹量中我們可以分析：

其中，∑L為受熱后臺車總寬度；△L為受熱后的膨脹量；△T為溫度差，落料口處溫差最大，排料口處溫差最??；L為臺車原始寬度；α為碳鋼膨脹系數(shù)，20～200℃時，11.3～13，20～700℃時，14.7～15。

由式（2），則

△L＝1.5×1000×15×10-6×（700-100）=13.5（mm）

∑L=L+△L=3500+13.5=3515.5（mm）

其中，700℃為進礦溫度，100℃為出礦溫度，由于熱膨脹會造成小車框架變形13.5mm，盡管數(shù)值不大，但還是有一定的影響。

3.3 驅(qū)動部角度偏差的影響

1#、2#驅(qū)動部與回轉(zhuǎn)中心存在角度關(guān)系，在安裝正確的情況下，摩擦盤在摩擦輪（驅(qū)動部）的作用下以切線運動，不受其它力的作用，但一旦由于驅(qū)動部有時因底腳螺栓松動等原因時，會造成設(shè)定的安裝角度（6.5°、29°）發(fā)生少量偏差。驅(qū)動部與摩擦板不定期完全按切向運動，存在角度差（一般小于2°），對此可以進行受力分析：

其中：F為摩擦力；N為正壓力，由兩側(cè)彈簧設(shè)定，一般為25～30t；μ為摩擦系數(shù)，為0.15～0.20。

則：F1=25×103×tg2°×0.15=131.25（kg）

從計算中可得出，驅(qū)動部安裝角度偏差造成的徑向力僅為131.25kg，不是造成環(huán)冷機的跑偏的最主要原因。

3.4 環(huán)冷機回轉(zhuǎn)框架變形

從測量數(shù)據(jù)可以得出最大與最小A點為442.5mm，B點為417.2mm，A點與B點差為25.3mm，這地環(huán)冷機跑偏會產(chǎn)生較大影響。環(huán)冷機內(nèi)外圈不是呈圓形，而是接近于橢圓形，這也導(dǎo)致了環(huán)形冷卻機的跑偏。

3.5 環(huán)冷機內(nèi)外軌道高低不平

檢測結(jié)果表明，內(nèi)軌與外軌最高的垂直差為80mm左右，這樣導(dǎo)致了內(nèi)外軌道不再是水平的而是由外向內(nèi)的傾斜，如此更加劇了臺車跑偏故障現(xiàn)象。

4 處理方法

4.1 內(nèi)側(cè)擋輪間隙調(diào)整

內(nèi)側(cè)擋輪共計25個，理想狀態(tài)是與側(cè)軌保持2～3mm的間隙或少部分與側(cè)軌接觸。一旦環(huán)冷機跑偏，在相應(yīng)部位出現(xiàn)側(cè)擋輪與側(cè)軌嚴重擠壓，側(cè)擋輪異常損壞。此時在該側(cè)擋輪對面二側(cè)150～3000mm處加墊（一般加2～6mm），將磨損、損壞側(cè)擋輪處撤墊處理（一般減2mm）。框架通過側(cè)擋輪墊片調(diào)整圓度，從而改善環(huán)冷機的跑偏。對驅(qū)動部安裝原始數(shù)據(jù)進行復(fù)查，1#驅(qū)動部對中心的29°與6.5°兩個角度，在定修中進行校驗。通過調(diào)整驅(qū)動部框架來實施對角度的定位。

4.2 外側(cè)擋輪增加

當環(huán)冷機跑偏時，摩擦板先接觸側(cè)擋輪，將整個框架向內(nèi)側(cè)擠，從而確保磨損板與驅(qū)動輪不接觸，保證環(huán)冷機的正常運行。

當摩擦板角度不發(fā)生偏移時，環(huán)冷機主要隨切向驅(qū)動力，在角度偏移20時，可計算出F1，如前述。內(nèi)外軌道高低臺車中心偏移的力為

其中，G1為臺車重量，G2為燒結(jié)礦重量

由此，G=（2579+5000）×3=22799（kg）

Fg=22799×0.0349÷3.5=232.77（kg）

側(cè)擋輪受力F側(cè)=F1+Fg=131.25+232.77=364.02（kg）

4.3 對框架、軌道的處理

對沉降的框架進行調(diào)整，主要通過增加內(nèi)外軌道下的墊片或者支承梁間的墊片來完成。在實施之間，必須要求檢測單位對內(nèi)外軌道及框架做測繪。根據(jù)具體的水平與垂直偏差進行相應(yīng)的調(diào)整。

5 結(jié)語

環(huán)冷機跑偏問題一直是燒結(jié)面臨的重大難題。通過以上的一些處理，燒結(jié)環(huán)冷機運行趨向平衡，跑偏現(xiàn)象得到了較好的緩解，并為以后類似問題積累了寶貴的經(jīng)驗。

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