周茂偉
（常熟市龍騰特種鋼有限公司 燒結(jié)廠 江蘇 蘇州 215511）
摘要：針對燒結(jié)機邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生誘導(dǎo)因素較多，近年來眾多鋼鐵企業(yè)都在進行設(shè)備工藝提升改造來消除邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生，單獨進行某一項提升改造，很難達(dá)到有效抑制、消除邊緣效應(yīng)的效果。本文從燒結(jié)機臺車欄板、篦條、臺車銷、側(cè)密封以及布料工藝、鋪底料使用等多種工藝技術(shù)提升出發(fā)，以設(shè)備改造、工藝調(diào)整相結(jié)合的聯(lián)合措施，在提高主抽風(fēng)量利用率的同時，有效抑制燒結(jié)機邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生，使得燒結(jié)礦冶金性能顯著提高，燒結(jié)礦固體燃耗、煤氣消耗等均有顯著下降趨勢。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)機；燒結(jié)礦；邊緣效應(yīng)；冶金性能；固體燃耗；煤氣消耗
隨著國家對鋼鐵行業(yè)去產(chǎn)能化進程持續(xù)開展，綠色鋼鐵已經(jīng)成為企業(yè)生存與發(fā)展的向往和追求。伴隨著鋼鐵行業(yè)的高速發(fā)展，企業(yè)間競爭愈來愈烈，鐵水的成本最低化、質(zhì)量最優(yōu)化和利潤最大化已然成為鋼鐵企業(yè)的生存之道。燒結(jié)礦生產(chǎn)作為煉鐵生產(chǎn)過程中重要工序之一，燒結(jié)礦的品質(zhì)是否優(yōu)質(zhì)、成本是否經(jīng)濟直接影響到高爐煉鐵的順行與鐵水成本。因此，嚴(yán)格管控?zé)Y(jié)礦質(zhì)量與成本越來越多地引起各鋼鐵企業(yè)的高度關(guān)注。燒結(jié)機作為燒結(jié)生產(chǎn)工藝的核心裝備，主體結(jié)構(gòu)的科學(xué)性、適應(yīng)生產(chǎn)的合理性、操作控制的簡易性都是直接或間接影響著燒結(jié)礦質(zhì)量和成本的重要因素。
在燒結(jié)生產(chǎn)過程中，各種含鐵物料、熔劑、燃料等按照預(yù)定配比進行配料，經(jīng)過混勻、潤濕、造球后均勻分布到燒結(jié)機臺車上進行點火抽風(fēng)燒結(jié)。由于燒結(jié)料是顆粒狀物料，在燒結(jié)過程中會出現(xiàn)一定的收縮，燒結(jié)過的物料和臺車兩端的欄板會出現(xiàn)縫隙，造成兩欄板處的風(fēng)阻減小，欄板處的燒結(jié)速度加快，當(dāng)臺車運行到燒結(jié)機尾部時 ，欄板處的燒結(jié)過程提前完成，往往此時臺車中間位置的燒結(jié)礦下部還有一層燒結(jié)料沒有完全燒結(jié)。臺車欄板處由于燒結(jié)完成，透氣性大幅度提高，導(dǎo)致大量風(fēng)從欄板處通過，臺車中間處的通風(fēng)量大幅度減少，使得中間處的燃燒速度更慢，這種現(xiàn)象被稱為邊緣效應(yīng)（ 圖—1），而邊緣效應(yīng)正是造成燒結(jié)礦產(chǎn)量、質(zhì)量下降和成本升高的主要因素。本文以常熟市龍騰特種鋼有限公司燒結(jié)廠（以下簡稱龍騰特鋼燒結(jié)廠）180㎡燒結(jié)機為基礎(chǔ)，通過對燒結(jié)機臺車主體結(jié)構(gòu)以及燒結(jié)機附屬裝備、工藝的技術(shù)改進，有效抑制了燒結(jié)機邊緣效應(yīng)產(chǎn)生，提高了主抽風(fēng)量利用率，燒結(jié)礦冶金性能顯著提高，燒結(jié)礦固體燃耗、煤氣消耗等均有顯著下降趨勢，技改效果良好。
圖—1
1 燒結(jié)機臺車主體構(gòu)造技改抑制邊緣效應(yīng)
燒結(jié)機臺車是燒結(jié)生產(chǎn)核心裝備之一，根據(jù)燒結(jié)機機型和燒結(jié)面積的不同，燒結(jié)機臺車規(guī)格尺寸各不相同。隨著燒結(jié)機的大型化發(fā)展，燒結(jié)機臺車單車面積愈來愈大，燒結(jié)機產(chǎn)能也越來越高。燒結(jié)機臺車一般由臺車主體車架、臺車欄板、臺車輪、彈性滑板和篦條、隔熱墊、篦條壓塊（臺車銷）等組成（圖－2）。以上組件中燒結(jié)機臺車欄板構(gòu)造、臺車車架側(cè)密封板、篦條壓塊（臺車銷）以及篦條的結(jié)構(gòu)等都不同程度影響著燒結(jié)機邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生。
圖—2
1.1 臺車欄構(gòu)造技術(shù)改進
燒結(jié)機臺車欄板構(gòu)造根據(jù)不同機型設(shè)計方式不盡相同。有些單位采用上下欄板分體結(jié)構(gòu)，有些單位采取單體式欄板結(jié)構(gòu)。不論其結(jié)構(gòu)如何設(shè)計，臺車欄板內(nèi)側(cè)與混合料接觸面?zhèn)鹘y(tǒng)上都為平面設(shè)計（圖－3）。燒結(jié)生產(chǎn)過程中，混合料經(jīng)點火器點火后，在主抽風(fēng)機抽風(fēng)作用下，燒結(jié)機臺車料層自上而下逐步生成燒結(jié)礦。隨著冷風(fēng)繼續(xù)通過上層燒結(jié)礦層，燒結(jié)礦冷卻后體積收縮，使得料層與臺車欄板內(nèi)側(cè)面間隙由下而上逐漸增大，隨著臺車欄板兩側(cè)通風(fēng)率加大而形成有害漏風(fēng)，導(dǎo)致燒結(jié)機邊緣效應(yīng)產(chǎn)生。針對燒結(jié)機臺車欄板構(gòu)造對于燒結(jié)機斷面邊緣效應(yīng)產(chǎn)生的影響，龍騰特鋼燒結(jié)廠嘗試將臺車欄板內(nèi)側(cè)進行“波紋鋸齒狀”升級改造（圖－4）。欄板內(nèi)側(cè)面由之前平面狀改造成“波紋鋸齒”狀，布料過程中部分混合料填充到欄板“波紋鋸齒狀”深槽內(nèi)起到阻風(fēng)作用（圖—6），降低了臺車欄板邊緣有害漏風(fēng)，輔助緩解燒結(jié)機邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生。
圖—3改造前 圖—4改造后
圖—5改造前邊緣縫隙 圖—6改造后邊緣縫隙
1.2 臺車篦條的技術(shù)改進
大多數(shù)鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機臺車篦條使用的爐篦條規(guī)格外形參數(shù)基本一致，篦條緊密排列在燒結(jié)機臺車上，篦條之間具有均勻的篦條縫隙（圖－7），縫隙一般在6—8mm之間有的企業(yè)篦條間隙≥8mm。由于燒結(jié)機臺車本身邊緣透氣性就好，燒結(jié)機臺車兩側(cè)篦條間隙與中間篦條間隙若一致，將導(dǎo)致靠近欄板兩側(cè)位置的篦條風(fēng)量通過率較大，在燒結(jié)生產(chǎn)過程中，主抽風(fēng)量通過欄板處料層的速度大于臺車中間料層，加劇了燒結(jié)機邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生。另外，由于靠近臺車欄板兩側(cè)風(fēng)量通過率過大且同步帶走的粉塵顆粒物也較多，導(dǎo)致該部位篦條磨損率加快，最終形成風(fēng)阻愈來愈小、通風(fēng)率愈來愈大，更加繼續(xù)加劇邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生。再次，由于篦條經(jīng)過燒蝕磨損或變形，臺車篦條緊密程度發(fā)生變化，靠近臺車欄板邊緣篦條傾斜間隙增大，導(dǎo)致臺車欄板邊緣漏料形成風(fēng)洞，加劇了邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生（圖－8）。龍騰特鋼燒結(jié)廠結(jié)合自身燒結(jié)機工藝特點，針對篦條質(zhì)量進行質(zhì)量提升，使用周期達(dá)到18個月以上不燒損，并連續(xù)幾年進行邊緣篦條實驗技術(shù)攻關(guān)，結(jié)合業(yè)內(nèi)同行業(yè)使用經(jīng)驗，設(shè)計制作了符合自身燒結(jié)機臺車使用的邊緣篦條，將靠近欄板兩側(cè)3—4根普通篦條直接置換成特制邊緣篦條（圖－9），加大了臺車兩側(cè)篦條的風(fēng)阻，有效降低了臺車兩側(cè)風(fēng)量通過率，降低了臺車兩側(cè)垂直燒結(jié)速度，從而抑制了邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生。
圖—7
圖—8
圖—9
1.3 燒結(jié)機篦條壓塊技術(shù)改造
燒結(jié)機臺車為防止篦條脫落，在臺車欄板上開圓孔并串入壓塊固定臺車邊緣篦條，起到防止篦條脫落的作用。同步為防止篦條壓塊脫落，壓塊圓棒開孔用開口銷進行固定。一般會在開口銷前端安裝墊片，起到阻風(fēng)的作用（圖－10傳統(tǒng)壓塊）。實際生產(chǎn)過程中，燒結(jié)機臺車篦條壓塊與臺車欄板配合度不是十分緊密，存在壓塊圓棒與欄板圓孔間隙過大、開口銷位置離臺車欄板距離太遠(yuǎn)、墊片不具備壓實欄板孔洞等現(xiàn)象（圖－11），導(dǎo)致大量有害漏風(fēng)進入燒結(jié)料層底部，既加劇了燒結(jié)機邊緣效應(yīng)產(chǎn)生，又可能導(dǎo)致臺車銷位置同樣形成“窩狀”燒生料，惡化燒結(jié)生產(chǎn)趨勢。為了消除臺車篦條壓塊造成的漏風(fēng)影響，緩解燒結(jié)機斷面邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生，龍騰特鋼燒結(jié)廠實驗性將傳統(tǒng)篦條壓塊由開口銷固定模式技改成螺栓螺母固定模式（圖－12）。篦條壓塊圓棒經(jīng)過車削成螺絲桿狀，附加墊片后由配套螺母進行緊固壓實（圖－13），有效預(yù)防了臺車篦條壓塊產(chǎn)生的有害漏風(fēng)，緩解了燒結(jié)機斷面邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生。
圖－10 圖－11
圖－12 圖－13
1.4 燒結(jié)機臺車欄板螺栓和側(cè)密封耐磨板技術(shù)改進
在燒結(jié)機運行過程中，在機尾擺架作用下，燒結(jié)機臺車與臺車之間對接面應(yīng)該緊密捏合。實際生產(chǎn)中臺車間對接面由于燒結(jié)機尾部卸料、臺車間運轉(zhuǎn)摩擦和臺車間起拱搭肩等因素側(cè)密封耐磨板磨損嚴(yán)重，或因熱脹冷縮現(xiàn)象存在臺車欄板螺栓松動欄板錯位等因素，導(dǎo)致臺車對接面間隙過大形成有害漏風(fēng)（圖－14），加劇了燒結(jié)機邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生，使得燒結(jié)礦質(zhì)量下降、返礦率上升，嚴(yán)重時在臺車對接面處形成“窩狀”燒生料，直接惡化燒結(jié)生產(chǎn)趨勢。因此，龍騰特鋼燒結(jié)廠將臺車欄板螺栓等級由之前8.8級的普通螺栓升級到目前12.9級的高強螺栓，使其具有抗高溫、不易變形、不易松動的特點。側(cè)密封耐磨板準(zhǔn)備充足備件，磨損嚴(yán)重時及時下線更換，可起到降低臺車對接面有害漏風(fēng)的作用，輔助性降低燒結(jié)機斷面邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生（圖－15）。
圖－14
圖－15
2 機附屬裝備的技術(shù)改進
2.1 梭式布料工藝改進
隨著我國改革開放以后國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展突飛猛進，包括世界上對于鋼鐵需求量越來越大，導(dǎo)致鋼鐵冶煉原材料需求量和競爭力越來越強烈。為了降低鋼鐵冶煉成本，眾多鋼鐵企業(yè)更多的開始采購低品質(zhì)物料進行燒結(jié)生產(chǎn)。由于其價位低的優(yōu)點，導(dǎo)致在礦粉的粒度、水分和有害元素等方面存在著不利于燒結(jié)生產(chǎn)或影響鐵水質(zhì)量的因素。鐵礦粉粒度過大且粒度差較大，在混料造球過程形成大顆粒“圓球”?；旌狭辖?jīng)混勻造球后進入混合料倉時一般采用梭式布料器進行穿梭布料。采用梭式布料器工藝可有利于穩(wěn)定燒結(jié)機混合料在臺車寬度方向粒度相對均勻。實際生產(chǎn)過程中，梭式布料器穿梭布料時，在混合料倉中間位置仍然會產(chǎn)生“料峰”（中間高、兩側(cè)低），混合料中大顆粒“圓球”偏析進入混合料倉兩側(cè)（圖－16），導(dǎo)致燒結(jié)機布料過程中形成“偏析”即：大顆粒“圓球”分布到臺車兩側(cè)靠近欄板區(qū)域，使得臺車兩側(cè)料層過于疏松、透氣性過好，加劇了燒結(jié)機邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生。另外，由于礦石顆粒較大和透氣性太強，燒結(jié)過程中料層無法達(dá)到大粒級礦石“熔點”溫度，導(dǎo)致燒結(jié)礦液相生成較差，降低了燒結(jié)礦強度。
為了消除梭式布料器布料過程中產(chǎn)生的大顆粒物料偏析，龍騰特鋼燒結(jié)廠經(jīng)過多次試驗，將梭式布料器兩側(cè)A和B端行程換向PLC控制器中增加延時換向程序，在梭式布料器穿梭布料換向時，根據(jù)混合料倉兩側(cè)欠料情況進行精準(zhǔn)延時換向進行物料填補，在緊靠混合料倉兩側(cè)倉壁位置形成向料倉中心位置的凹形料面（圖－17），使其混合料大顆粒向料倉中間位置偏析，從而緩解了臺車兩側(cè)大顆粒物料過多導(dǎo)致的透氣性過強而形成的邊緣效應(yīng)和低強度燒結(jié)礦。
圖－16
圖－17
2.2 鋪底料工藝技改
為了提高燒結(jié)機料層透氣性和保護篦條延長壽命，預(yù)防混合料堵塞爐篦條，減少粉塵進入燒結(jié)機大煙道，燒結(jié)生產(chǎn)一般都采取鋪底料工藝，即在燒結(jié)機臺車布料前，在爐篦條上鋪厚度為30—50mm、粒度在10—20mm間的燒結(jié)礦。在實際生產(chǎn)過程中，由于鋪底料倉進料口為固定式下料口，鋪底料進入料倉后倉中間形成“錐體”，大粒級鋪底料偏析到料倉兩側(cè)（圖－18），燒結(jié)機臺車兩側(cè)鋪底料粒級大于臺車中間位置，導(dǎo)致臺車兩側(cè)透氣性加強，加劇了燒結(jié)機斷面邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生。其次，生產(chǎn)過程中鋪底料擺動漏斗兩側(cè)磨損速度高于中間位置，再由于在鋪底料厚度調(diào)節(jié)板作用下，燒結(jié)機臺車兩側(cè)鋪底料厚度會高于臺車中間位置，使得臺車兩側(cè)料層透氣性有所提高，加劇了燒結(jié)機斷面邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生。
為了消除鋪底料因素對于燒結(jié)機斷面邊緣效應(yīng)產(chǎn)生的影響，龍騰特鋼燒結(jié)廠嘗試將鋪底料漏斗進行外形改造。將鋪底料漏斗外形尺寸兩側(cè)面進行內(nèi)收至燒結(jié)機臺車兩側(cè)80—100mm不鋪設(shè)鋪底料（圖－19），使混合料直接分布到燒結(jié)機臺車上，等同于加厚了臺車邊緣料層厚度，降低了臺車兩側(cè)料層透氣性，緩解了燒結(jié)機斷面邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生。
圖－18
圖－19改造前后對比
2.3 圓輥布料器粘料清理機構(gòu)改造
燒結(jié)機臺車布料工藝一般采用圓輥布料器聯(lián)合多輥布料器（常見七輥布料器或九輥布料器），生產(chǎn)過程中，在圓輥布料器兩側(cè)擋圈夾角容易形成粘料，致使圓輥布料器兩側(cè)下料減少，導(dǎo)致臺車靠近欄板兩側(cè)“欠料”料層較薄，料層通風(fēng)率較強、垂直燒結(jié)速度過快，產(chǎn)生邊緣效應(yīng)。為了消除圓輥粘料造成的臺車欄板處欠料，可利用圓輥后面清掃器支架制作圓輥擋圈夾角清料器，一般制作成可調(diào)節(jié)鋼制刮刀，可緩解圓輥擋圈夾角粘料造成的燒結(jié)機臺車欄板邊緣欠料。
2.4 疏料器技術(shù)改造
當(dāng)燒結(jié)機采取厚料層燒結(jié)生產(chǎn)工藝后，各燒結(jié)廠普遍在圓輥布料器下安裝疏料器，以防止布料過程中物料壓實，導(dǎo)致料層透氣性變差，影響垂直燒結(jié)速度。由于燒結(jié)機臺車本身就具有邊緣通風(fēng)率高的特點，極易產(chǎn)生邊緣效應(yīng)，如果靠近臺車欄板處進行疏料器疏松物料，就會導(dǎo)致臺車兩側(cè)透氣性高于臺車中間位置，加劇燒結(jié)機產(chǎn)生邊緣效應(yīng)。因此可將疏料器疏料改造成可拆解疏料齒，根據(jù)邊緣效應(yīng)程度可將靠近欄板處疏料齒選擇性拆除，以增加臺車兩側(cè)物料密實性，降低臺車兩側(cè)通風(fēng)率，緩解燒結(jié)機邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生。
2.5 燒結(jié)機布料采用壓輥壓料技術(shù)
燒結(jié)機采用壓輥壓料技術(shù)是將燒結(jié)機臺車靠近欄板兩側(cè)表面料層壓實后起到阻風(fēng)作用。有些企業(yè)壓料方式相對簡單，在靠近臺車欄板兩側(cè)懸掛2塊壓料板或增加配重，進行料面表層壓料，但效果不明顯。龍騰特鋼燒結(jié)廠自行設(shè)計制作了懸掛式可調(diào)節(jié)圓形“實心”和半實心“厚壁”壓輥，用連接軸懸掛在布料平臺下，壓輥與料面接觸后依靠燒結(jié)機運行產(chǎn)生壓輥旋轉(zhuǎn)動力，依靠壓輥自重力將燒結(jié)機兩側(cè)料面壓實，起到了阻風(fēng)作用并緩解了燒結(jié)機邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生。
3 結(jié)論
龍騰特鋼燒結(jié)廠經(jīng)過論證，先后對燒結(jié)機臺車欄板進行“波紋鋸齒狀”改進、邊緣篦條的設(shè)計與使用、臺車篦條壓塊的改進試驗、鋪底料工藝的改進、布料壓輥技術(shù)的實施、梭式布料器偏析布料的工藝提升、圓輥刮刀和疏料器改造等綜合措施的同步實施，共同作用在一臺燒結(jié)機上后效果顯著，燒結(jié)機斷面兩側(cè)由之前的嚴(yán)重過燒（圖－20）和嚴(yán)重的邊緣效應(yīng)從本質(zhì)上得到了消除，斷面紅層厚度均勻（圖－21），燒結(jié)礦質(zhì)量顯著提高。
圖－20聯(lián)合措施改造前
圖－21聯(lián)合措施改造后
圖－22
根據(jù)圖27所示，燒結(jié)機通過各種聯(lián)合措施技改后，不僅邊緣效應(yīng)現(xiàn)象得到了徹底消除，而且通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比可見：聯(lián)合措施改造后較比改造前燒結(jié)機料層厚度提高21.33mm；燒結(jié)機負(fù)壓提高了0.35kpa；固體燃料消耗（濕）下降1.98kg/t；煤氣消耗下降0.78m3/t；轉(zhuǎn)鼓強度提高0.43%；RDI+3.15升高2.53%；5—10mm粒級燒結(jié)礦比例下降0.22%；燒結(jié)礦FeO含量降低0.24%。由此可見，隨著燒結(jié)機邊緣效應(yīng)的消除，燒結(jié)主抽風(fēng)量利用率得到有效提高。隨著風(fēng)量利用率的提高，燒結(jié)礦冶金性能有所改善，燒結(jié)礦成本消耗逐漸呈下降趨勢，聯(lián)合措施技改后綜合效果顯著。（數(shù)據(jù)僅供參考）
參考文獻
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