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        柔性碳化鋯襯板在圓筒混合機(jī)上的應(yīng)用

        2022-08-28 05:47:04張進(jìn)坤任建偉陳繼濤
        設(shè)備管理與維修 2022年15期
        關(guān)鍵詞:襯板燒結(jié)機(jī)圓筒

        張進(jìn)坤,任建偉,陳繼濤

        (山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司煉鐵廠,山東日照 276899)

        0 引言

        日照有限公司有兩臺(tái)500 m2燒結(jié)機(jī),其中1#于2017 年11月竣工投產(chǎn),2#于2019 年4 月竣工投產(chǎn)。兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)配備4 臺(tái)Φ5 m×23 m 大型圓筒混合機(jī),一次圓筒混合機(jī)主要功能是混勻潤(rùn)濕,二次圓筒混合機(jī)主要功能是制粒、使物料滿足燒結(jié)工藝要求。

        初裝襯板大部分為尼龍襯板,二混使用一部分陶瓷襯板。一次混合襯板使用一年半后,導(dǎo)料襯板位置襯板大部分已磨穿,中間部位產(chǎn)生料環(huán),中后部及尾部粘料嚴(yán)重,導(dǎo)致生產(chǎn)過程中頻繁出現(xiàn)大塊脫落,燒結(jié)機(jī)停機(jī)處理。同時(shí),每次檢修停機(jī)檢查混合機(jī)噴頭,為保證施工人員的安全,都要進(jìn)行高壓清洗,增加人力、物力成本。

        二次圓筒混合機(jī)雖然粘料均勻,但運(yùn)行一年半后1/4 襯板已經(jīng)起鼓,導(dǎo)致襯板壓條和螺栓脫落,襯板存在脫落風(fēng)險(xiǎn)。

        1 現(xiàn)狀分析

        一次圓筒混合機(jī)運(yùn)行過程中針對(duì)加水方式進(jìn)行優(yōu)化,混合機(jī)進(jìn)料端不再進(jìn)行加水,粉狀物料和襯板上表面直接干摩擦,導(dǎo)致襯板急劇磨損。一次混合機(jī)中段,為提升混合機(jī)混勻效率和針對(duì)安裝襯板進(jìn)行加固,襯板中間加一道筋板和使用角鋼作為壓條來提升揚(yáng)料效果并保證有一層粘料層。

        燒結(jié)機(jī)物料根據(jù)不同的礦堆成分發(fā)生變化,但是由于圓筒混合機(jī)提升條的高度和筋板高度固定不變,物料較粘時(shí)混合機(jī)筒體表面粘料嚴(yán)重并產(chǎn)生料環(huán),料環(huán)在運(yùn)行過程中脫落,導(dǎo)致皮帶和皮帶托輥、托輥支架被砸壞、漏斗堵塞等一系列安全隱患。

        二次圓筒混合機(jī)物料流動(dòng)性較大,物料在運(yùn)行過程中逐漸進(jìn)入襯板背面,導(dǎo)致襯板背面產(chǎn)生縫隙,隨著襯板逐漸老化、起鼓、翹曲,固定襯板的螺栓所受承載力也增大,當(dāng)襯板螺栓無法承受物料支撐力時(shí)就脫落或襯板起鼓(圖1~圖2)。

        圖1 陶瓷襯板已翹起和脫落

        圖2 尼龍襯板中間已起鼓

        襯板表面要求耐磨是首要條件,在運(yùn)行過程中既要防止筒體粘料又要保證物料的揚(yáng)料和前行,所以要求:襯板表面光滑度好,襯板揚(yáng)料板、提升條的間隙、高度、寬度得進(jìn)行計(jì)算。

        針對(duì)二次混合機(jī)襯板起鼓,要求襯板的柔性,襯板安裝完成后,形成一個(gè)整體嚴(yán)密保護(hù)層,固定到筒體表面。

        為解決以上問題,2019 年4 月1#燒結(jié)機(jī)利用年修機(jī)會(huì)一次圓筒混合機(jī)更換為柔性碳化鋯免維護(hù)陶瓷襯板,使用效果較好。陶瓷襯板具有不粘料、耐磨、重量輕、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明,使用陶瓷襯板后混合機(jī)粘料少、運(yùn)行穩(wěn)定,混合機(jī)混合制粒效果提高(圖3)。

        圖3 一次混合機(jī)襯板使用情況

        2 柔性碳化鋯免維護(hù)襯板的結(jié)構(gòu)和性能

        2.1 免維護(hù)襯板材料和結(jié)構(gòu)

        襯板使用增韌碳化鋯陶瓷塊替代普通剛玉陶瓷塊,其中增加了石墨烯、碳纖維、氧化鋁纖維等,碳纖維的存在可以使裂紋擴(kuò)展偏轉(zhuǎn)和纖維拔出現(xiàn)象出現(xiàn),從而提高陶瓷塊斷裂韌性,氧化鋁纖維表面光滑度好、抗震性能好,陶瓷塊硬度和耐磨性均顯著提升,親水性下降,襯板穩(wěn)定性更好。

        增韌碳化鋯陶瓷塊通過熱硫化工藝與橡膠層一起硫化到襯板母板上,形成三合一的陶瓷襯板,母板可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況改變尺寸和形狀。該機(jī)構(gòu)具有柔韌性好和耐曲折性的特點(diǎn),能很好地結(jié)合在有弧度的圓筒筒體上。

        2.2 免維護(hù)襯板特征

        (1)免維護(hù)襯板襯板的特征與襯板形式密切相關(guān),多種襯板之間通過連接件連接成提升板,每件襯板均由襯板母板、緩沖層、耐磨層組成,耐磨層包括多個(gè)成行成列的增韌碳化鋯瓷塊,其中增韌碳化鋯瓷塊與橡膠塊的數(shù)量相等。

        (2)襯板提升條也設(shè)有方向,與物料接觸面同樣安裝增韌碳化鋯陶瓷塊。提升條內(nèi)部設(shè)有緊固板,提升條板上設(shè)有連接件通孔和襯板壓槽,襯板為弧形結(jié)構(gòu),且兩側(cè)具有與襯板壓相對(duì)應(yīng)的凸起。

        (3)襯板的連接件為螺栓和與其配合的螺母,螺栓貫穿螺母及襯板與筒體連接,連接件通孔為階梯孔,螺栓及螺母均在階梯孔內(nèi),有效防止運(yùn)行過程中物料磨損襯板螺栓,導(dǎo)致襯板運(yùn)行過程中脫落。

        (4)襯板本身帶有提升條板,將物料提升到臨界高度,且由于相鄰提升條板之間的襯板為弧形內(nèi)凸結(jié)構(gòu),具有自由垂中,形成料抖,強(qiáng)化了混合機(jī)混合造球效果,同時(shí)柔性碳化鋯陶瓷襯板解決了混合機(jī)粘料問題。

        2.3 襯板安裝步驟

        首先,將準(zhǔn)備好的襯板需要安裝的圓筒混合機(jī)內(nèi)圈方向依次進(jìn)行排列,相鄰兩塊襯板的一側(cè)凸起卡入同一提升條板的襯板壓槽內(nèi)形成一圈相互連接的柔性碳化鋯免維護(hù)襯板。

        其次,在需要安裝的圓筒混合機(jī)筒體內(nèi)壁上合適位置設(shè)置第一螺栓穿孔和第二螺栓穿孔,將襯板螺栓焊接到圓筒內(nèi)壁上,將使用螺栓穿過提升條和襯板緊固到圓筒混合機(jī)筒體內(nèi)壁上。

        然后,使用螺栓穿過緊固板將提升條連接到固定到圓筒混合機(jī)筒體內(nèi)壁上。

        最后,在安裝過程中襯板可以通過凸凹插接為一體,安裝方便,且可以避免使用過程中的襯板和提升條脫落現(xiàn)象。

        2.4 一次混合機(jī)襯板特征

        一次圓筒混合主要目的是加足量的水,將混合料的鐵礦粉混勻料、燃料、熔劑、返礦等充分潤(rùn)濕和混勻、均勻混合料中的水分、粒度、化學(xué)成分,使混合料水分達(dá)到二次混合基本不加水的要求?;旌蠙C(jī)襯板結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,混合機(jī)進(jìn)口端2 m為物料提升段,將進(jìn)入混合機(jī)物料揚(yáng)起、上拋、提升。中間為直筋段,物料在內(nèi)混勻前行。

        2.5 二次混合機(jī)襯板特征

        除了混勻之外,二次圓筒混合的主要目的是制粒并進(jìn)行補(bǔ)充潤(rùn)濕。制粒是為了提高混合料的透氣性,在強(qiáng)化燒結(jié)過程中起到提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量的作用。

        二混圓筒混合機(jī)襯板主要構(gòu)成比一次圓筒混合機(jī)復(fù)雜,其軸向分為導(dǎo)料襯板段、直筋襯板段、逆流襯板段和逆流直筋襯板4 部分(圖4):混合機(jī)筒體進(jìn)口2 m 導(dǎo)料襯板段,將混勻好的物料進(jìn)行揚(yáng)起、上拋,再次提升混勻質(zhì)量;然后依次進(jìn)入加強(qiáng)區(qū)(即直筋襯板段,長(zhǎng)5 m)、逆流襯板區(qū)(長(zhǎng)14 m),通過襯板立筋反向力作用,促進(jìn)混勻料生球造球過程,混合料中小球的逐漸成形;小球形成后逆流直筋襯板區(qū)(長(zhǎng)2 m),將生成小球進(jìn)行加強(qiáng),防止倒運(yùn)過程中摔裂,最后由皮帶機(jī)倒運(yùn)到燒結(jié)機(jī)小礦槽內(nèi)。

        圖4 二次混合機(jī)襯板

        3 使用效果

        3.1 混合機(jī)粘料問題得以解決

        經(jīng)過一次混合機(jī)更換為柔性碳化鋯免維護(hù)陶瓷襯板,一次混合機(jī)內(nèi)部粘料問題得到根本性解決,料環(huán)現(xiàn)象沒再出現(xiàn),現(xiàn)只有襯板提升條和揚(yáng)料板附近有輕微粘料。這種粘料不會(huì)給生產(chǎn)造成影響,反而會(huì)更好地保護(hù)襯板表面,防止快速磨損襯板表面。免維護(hù)襯板表面表面光滑、無磨損,預(yù)計(jì)使用壽命大于6 年。

        3.2 改善混合機(jī)制粒效果

        2021 年針對(duì)1#燒結(jié)機(jī)二次混合機(jī)襯板進(jìn)行更換,使混合機(jī)內(nèi)物料軌跡運(yùn)動(dòng)更加合理,厚度均勻,制粒效果提升明顯,特別是3~5 mm 粒級(jí)含量增加,為進(jìn)一步加強(qiáng)造球能力提供了條件。

        3.3 使用和維護(hù)成本降低

        (1)原一次圓筒混合機(jī)每次都進(jìn)行高壓清洗,每月一次檢修,每次花費(fèi)1.5 萬元,現(xiàn)混合機(jī)襯板4 個(gè)月檢查清理,每年節(jié)約混合機(jī)清理費(fèi)用27 萬元(12×2×1.5-3×2×1.5)。

        表1 1#燒結(jié)機(jī)二次混合機(jī)出料口粒度對(duì)比 mm

        (2)原尼龍襯板每套45 萬元,使用壽命為2 年,襯板安裝費(fèi)用為25 萬元/套;現(xiàn)場(chǎng)柔性碳化鋯免維護(hù)襯板每套55 萬元,使用壽命為6 年,襯板安裝費(fèi)用為25 萬元/套,每年節(jié)約襯板費(fèi)用為86.67 萬元((45+25)×4/2-(55+25)×4/6)。

        混合機(jī)襯板每年節(jié)約直接費(fèi)用為113.67 萬元。

        4 結(jié)語

        改造后的混合機(jī)襯板運(yùn)行情況良好,解決了混合機(jī)襯板不耐磨、粘料問題,使用一年后襯板無老化后翹曲、起鼓,緊固螺栓、角鋼脫落問題,延長(zhǎng)了襯板使用壽命,減輕了襯板維護(hù)的勞動(dòng)強(qiáng)度,不再頻繁清洗混合機(jī)筒體,提高生產(chǎn)效率,為提質(zhì)增效創(chuàng)造了有利條件。

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