曾 琦 曹樹(shù)志

（河鋼集團(tuán)唐鋼公司）

0 引言

河鋼唐鋼1#燒結(jié)機(jī)于1989 年6 月投產(chǎn)，2#燒結(jié)機(jī)于1993 年11 月投產(chǎn)，原面積為180 m2，于2005 年3 月由180 m2加長(zhǎng)改造成210 m2，3#265 m2燒結(jié)機(jī)于1999 年10 月26 日建成投產(chǎn)。配料系統(tǒng)采用圓盤(pán)給料機(jī)與稱(chēng)量皮帶的組合方式，燒結(jié)機(jī)布料系統(tǒng)采用梭式布料機(jī)→楔形混合料槽→圓輥布料機(jī)→微調(diào)閘門(mén)→反射板的布料方式。目前煉鐵廠北區(qū)燒結(jié)因環(huán)保限產(chǎn)頻繁，停兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)已成常態(tài)化，燒結(jié)限產(chǎn)狀態(tài)時(shí)維持265 m2燒結(jié)機(jī)單機(jī)生產(chǎn)或1 臺(tái)210 m2燒結(jié)機(jī)加一臺(tái)265 m2燒結(jié)機(jī)“一大一小”生產(chǎn)，實(shí)施燒結(jié)設(shè)備功能精度提升，有助于提高燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量，為高爐提供優(yōu)質(zhì)燒結(jié)礦。

1 燒結(jié)工藝設(shè)備現(xiàn)狀

1.1 精度控制的意義

實(shí)施燒結(jié)設(shè)備功能精度提升能夠有效提升物料混勻的均勻性[1]，有效控制料層上、中、下部的燒結(jié)速度，實(shí)現(xiàn)“均勻燒結(jié)”，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)礦成分穩(wěn)定、粒度均勻合適。在提高燒結(jié)礦產(chǎn)量的同時(shí)，獲得良好的燒結(jié)礦質(zhì)量，并且能有效降低燒結(jié)工序各項(xiàng)能耗。

1.2 現(xiàn)狀分析

煉鐵北區(qū)燒結(jié)系統(tǒng)投產(chǎn)已經(jīng)接近30 年，燒結(jié)機(jī)布料工藝設(shè)備老化，布料精度下降，在目前需進(jìn)一步提高燒結(jié)礦質(zhì)量的生產(chǎn)形勢(shì)下十分不利。

1.2.1 燒結(jié)配料精度

燒結(jié)工序配料作業(yè)是通過(guò)配料室稱(chēng)量皮帶來(lái)完成的，燃料、熔劑、含鐵物料按照一定比例經(jīng)過(guò)稱(chēng)量皮帶的輸出完成配料作業(yè)。每次稱(chēng)量發(fā)生皮帶長(zhǎng)度變化、跑偏或者調(diào)整之后由于皮帶機(jī)松緊度發(fā)生變化，皮帶秤的零點(diǎn)都會(huì)發(fā)生變化，配料秤的精度相應(yīng)改變，進(jìn)而影響燒結(jié)礦成分的穩(wěn)定性。

稱(chēng)量皮帶運(yùn)輸物料時(shí)，物料存在一定的粘料問(wèn)題，物料水分變化、環(huán)境溫度變化引起的粘料狀況也隨之發(fā)生變化，造成皮帶秤的零點(diǎn)存在偏差，導(dǎo)致下料量不穩(wěn)，稱(chēng)量精度降低?；靹虻V下料量偏差2.4 kg/s，燃料、熔劑偏差0.25 kg/s。稱(chēng)重精度的穩(wěn)定性直接影響燒結(jié)過(guò)程的穩(wěn)定性。

1.2.2 燒結(jié)布料精度

煉鐵北區(qū)燒結(jié)機(jī)布料閘門(mén)整體由多塊閘門(mén)組成，通過(guò)定滑輪改變牽引軌跡，最終過(guò)渡到終端，實(shí)現(xiàn)由渦輪蝸桿進(jìn)行控制，崗位操作采用人工方式，操作難度加大。閘門(mén)尺寸多達(dá)幾種：400 mm×2、550 mm×2、720 mm×2，出料量不易控制，易造成臺(tái)車(chē)寬度方向物料分布不均勻，甚至造成流料現(xiàn)象。

1.2.3 燒結(jié)機(jī)料層厚度檢測(cè)手段

在鐵前燒結(jié)生產(chǎn)中，燒結(jié)機(jī)厚料層作業(yè)可以提高燒結(jié)礦的質(zhì)量和成品率。在一些燒結(jié)機(jī)布料過(guò)程中，由于沒(méi)有測(cè)厚裝置，崗位布料存在操作隨意性[2]。另外，燒結(jié)機(jī)料層混合料水分的波動(dòng)會(huì)造成燒結(jié)料層薄厚不均，影響料層的透氣性，因而影響燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量。

1.2.4 燒結(jié)機(jī)平料器

燒結(jié)生產(chǎn)中，平整的燒結(jié)機(jī)料面是保證燒結(jié)生產(chǎn)穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)。改造前煉鐵北區(qū)布料裝置為分體式，由6 塊平料器組合而成，每一塊由支撐結(jié)構(gòu)、平料結(jié)構(gòu)獨(dú)立組成，利用平料器重力作用進(jìn)行平料作業(yè)。由于采用分體式分布，平料器之間產(chǎn)生“臺(tái)階”現(xiàn)象，中心部位由于重力不夠形成凸面現(xiàn)象，分體式平料器受熱不均易變形，從而造成料面水平方向受力不均，料面壓實(shí)度不足，平整度差，不利于實(shí)現(xiàn)均勻燒結(jié)。

2 精度控制措施

煉鐵北區(qū)精度問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重影響到了燒結(jié)礦質(zhì)量，統(tǒng)計(jì)2017 年燒結(jié)礦成分穩(wěn)定率：TFe±0.5為92.2%；FeO±1.0 為91.8%；R2±0.08 為93.7%，燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)偏低，不利于高爐強(qiáng)化冶煉。2018年1 月至2018 年12 月先后對(duì)燒結(jié)配料系統(tǒng)、燒結(jié)機(jī)布料工藝系統(tǒng)實(shí)施設(shè)備功能精度優(yōu)化改造，并取得了非常好的效果。

2.1 配料室稱(chēng)量皮帶精度改造

為提升燒結(jié)配料室稱(chēng)量精度，從稱(chēng)量皮帶粘料和皮帶松緊度變化跑偏兩個(gè)方面入手，針對(duì)燒結(jié)物料和稱(chēng)量皮帶秤設(shè)備特性，借助稱(chēng)量皮帶自轉(zhuǎn)連續(xù)清掃裝置（如圖1 所示）和稱(chēng)量皮帶松緊調(diào)整裝置（如圖2 所示）穩(wěn)定稱(chēng)量皮帶工作狀況。

圖1 稱(chēng)量皮帶清掃裝置

圖2 稱(chēng)量皮帶調(diào)整裝置

該項(xiàng)技術(shù)的主要特點(diǎn)：（1）借助稱(chēng)量皮帶自轉(zhuǎn)連續(xù)清掃稱(chēng)量皮帶的粘料，使稱(chēng)量皮帶不粘料或者保持一定量的較少粘料；（2）減輕了人工鏟料的勞動(dòng)強(qiáng)度，徹底根除人工不能及時(shí)清理的難題，消除皮帶秤的零點(diǎn)誤差，提高皮帶秤的稱(chēng)量精度；（3）能夠自動(dòng)對(duì)稱(chēng)量皮帶的松緊度和皮帶跑偏問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整，使稱(chēng)量皮帶松緊度適中且恒定，稱(chēng)量皮帶居中運(yùn)轉(zhuǎn)，保證皮帶秤下料精度穩(wěn)定；（4）裝置需要檢修維護(hù)時(shí)，直接將其抬起即可，操作方便，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免安全事故的發(fā)生。

應(yīng)用燒結(jié)配料室稱(chēng)量皮帶清掃和松緊調(diào)整裝置后，配料精度提升明顯。一般情況下，混勻礦下料量核對(duì)偏差≤1 kg/s，燃料、熔劑偏差≤0.15 kg/s；物料粘度特別大或更換新皮帶1 個(gè)月以?xún)?nèi)混勻礦下料量核對(duì)偏差≤2 kg/s，燃料、熔劑偏差≤0.2 kg/s，極大提升了后續(xù)燒結(jié)生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

2.2 燒結(jié)機(jī)布料系統(tǒng)改造

2.2.1 燒結(jié)機(jī)布料閘門(mén)電動(dòng)執(zhí)行器控制

針對(duì)燒結(jié)機(jī)布料閘門(mén)人工控制造成料面波動(dòng)的弊端[3]，從布料閘門(mén)電動(dòng)數(shù)顯控制和閘門(mén)尺寸標(biāo)準(zhǔn)化（如圖3 所示）方面入手，實(shí)施燒結(jié)機(jī)布料閘門(mén)電動(dòng)改造（如圖4 所示）。

圖3 閘門(mén)結(jié)構(gòu)形式標(biāo)準(zhǔn)化

圖4 電動(dòng)執(zhí)行器控制閘門(mén)

改造后的閘門(mén)有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)替代傳統(tǒng)手工作業(yè)，經(jīng)驗(yàn)操作轉(zhuǎn)變成數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)控制，現(xiàn)場(chǎng)閘門(mén)整齊美觀、開(kāi)度可視化；（2）臺(tái)車(chē)寬度方向整體分布，布料更加均勻，消除了料面“臺(tái)階”和“鼓包”現(xiàn)象”，電動(dòng)執(zhí)行器控制布料閘門(mén)開(kāi)度，增設(shè)顯示儀表進(jìn)行量化，杜絕了人工手動(dòng)“估算”操作的不穩(wěn)定性；（3）電動(dòng)執(zhí)行器控制布料閘門(mén)開(kāi)度（增設(shè)閘門(mén)開(kāi)度數(shù)顯）[4]，減少了布料控制的隨意性，2018 年料面波動(dòng)次數(shù)減少156 次，同比減少72%，燒結(jié)機(jī)機(jī)尾溫度波動(dòng)極差±80°以?xún)?nèi)，促進(jìn)了生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定和四班操作的統(tǒng)一；（4）整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增強(qiáng)，由于閘門(mén)碰撞變形而造成的閘門(mén)脫落等事故全年減少15 次。

2.2.2 燒結(jié)機(jī)厚料層作業(yè)報(bào)警裝置

針對(duì)燒結(jié)機(jī)沒(méi)有測(cè)厚裝置，無(wú)法量化料層厚度，崗位布料操作存在隨意性的弊端，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的燒結(jié)機(jī)料層厚度報(bào)警裝置[5]，如圖5 所示。

圖5 厚料層作業(yè)報(bào)警裝置

燒結(jié)機(jī)厚料層作業(yè)報(bào)警裝置的特點(diǎn)：（1）當(dāng)燒結(jié)機(jī)料層厚度超過(guò)設(shè)定值（1#700 mm、2#650 mm、3#700 mm）時(shí)，該裝置可立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示相關(guān)人員及時(shí)調(diào)整料層厚度，減少料面波動(dòng)；（2）可以秉承厚料層作業(yè)，穩(wěn)定料面作業(yè)，極大提高了燒結(jié)礦質(zhì)量，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)由78.5%提高至79%；（3） 裝置連接接觸限位，料層低于設(shè)定值后觸發(fā)接觸限位，引發(fā)聲光報(bào)警。

2.2.3 燒結(jié)機(jī)“一體式”平料器

原有“分體式”平料器存在料面“臺(tái)階”平整度差、料面水平方向作用力不一致的問(wèn)題，主要體現(xiàn)在水平方向料面壓實(shí)度不足，分體控制產(chǎn)生臺(tái)階影響料面平整度，為此對(duì)“平料”與壓實(shí)度方面進(jìn)行了研究。

燒結(jié)機(jī)“一體式”平料器具有以下特點(diǎn)：（1）整體結(jié)構(gòu)形成一定重量（0.5 t），增加料面壓實(shí)度，料面壓實(shí)度增加，有利于燒結(jié)礦液相形成，提升燒結(jié)礦質(zhì)量；（2）平料機(jī)構(gòu)延伸到整個(gè)臺(tái)車(chē)寬度，使平料板與料面充分接觸，通過(guò)平料板與壓板，料面平整度大大改善，有利于燒結(jié)過(guò)程中料層水平方向均勻一致，如圖6 所示；（3）根據(jù)實(shí)際料面需要通過(guò)吊掛系統(tǒng)進(jìn)行高度調(diào)整達(dá)到靈活布料的作用，如圖7 所示。

圖6 燒結(jié)機(jī)料面平整度

圖7 “一體式”平料器

在平料器的作用下厚料層的壓實(shí)度提升，燒結(jié)礦的磁鐵礦、鐵酸鈣含量高，赤鐵礦含量低。從礦物組成可知，厚料層燒結(jié)克服了常規(guī)燒結(jié)礦次生赤鐵礦多、優(yōu)質(zhì)液相鐵酸鈣少的缺點(diǎn)，大大提高了釩鈦磁鐵燒結(jié)礦的冶金性能。厚料層平料器作用下燒結(jié)礦液相組成見(jiàn)表1。

表1 厚料層平料器作用下燒結(jié)礦液相組成

原平料器整體重量偏輕，造成壓實(shí)度不足，料面不穩(wěn)定，特別是分體式控制造成料面 “6 道劃痕”，與原先的布料狀態(tài)相比較，新型平料器實(shí)施后，料面“鼓包”“凹面”現(xiàn)象徹底消除， “一體式”平料器能夠有效提高燒結(jié)過(guò)程的穩(wěn)定性。

3 實(shí)施效果

統(tǒng)計(jì)2018 年1 月改造后至12 月北區(qū)燒結(jié)生產(chǎn) 工藝技術(shù)指標(biāo)以及參數(shù)情況，列表進(jìn)行分析，見(jiàn)表2。

表2 2018 年燒結(jié)礦經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

燒結(jié)燃燒過(guò)程改善：配碳水平降低，燒結(jié)礦煤氣單耗34.65 ～31.2 m3/t。根據(jù)點(diǎn)火料面燒結(jié)效果，煤氣流量控制在8 500 m3/h，燒結(jié)礦顏色、粒度較好。燒結(jié)生產(chǎn)強(qiáng)化過(guò)程，料層750 mm 前提下，機(jī)速可維持在1.6 m/min，臺(tái)時(shí)實(shí)現(xiàn)327 t/h，利用系數(shù)1.24 t/㎡.h。

燒結(jié)系統(tǒng)實(shí)施設(shè)備精度提升后，2018 年以來(lái)燒結(jié)礦質(zhì)量提升非常明顯，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)由78.5%提高到79%，為高爐強(qiáng)化冶煉提供了支撐，2018 年全年北區(qū)燒結(jié)系統(tǒng)增產(chǎn)34.8 萬(wàn)t，燒結(jié)礦“供不應(yīng)求”的局面隨著燒結(jié)礦產(chǎn)量的提升得到一定緩解。在燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量得到提升的同時(shí)，燒結(jié)固體燃耗由53.22 kg/t 降至47.44 kg/t。

4 結(jié)語(yǔ)

燒結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行約30 年，工藝產(chǎn)線老化問(wèn)題突出，為此2018 年開(kāi)始實(shí)施產(chǎn)線精度提升工作，配料精度提升后混勻礦下料量核對(duì)偏差不超1 kg/s，燃料、熔劑偏差不超0.15 kg/s；燒結(jié)機(jī)布料精度提升后料面波動(dòng)次數(shù)減少了72%，燒結(jié)機(jī)機(jī)尾溫度波動(dòng)控制在±80°以?xún)?nèi)；欄板加高并實(shí)現(xiàn)均質(zhì)厚料層作業(yè)，燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量實(shí)現(xiàn)明顯改善。