曹樹志

（河鋼集團(tuán)河鋼唐鋼公司 ,河北 唐山 063016）

摘要：燒結(jié)系統(tǒng)功能精度管理主要包括配料精度、加水精度、燒結(jié)機(jī)布料精度等方面，這些精度的好壞關(guān)系到燒結(jié)料面均勻性、成份穩(wěn)定性、垂直燒結(jié)速度控制等方面，屬于全流程管理模式。燒結(jié)工序有效管控上述因素，可以有效提高燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量，創(chuàng)造高爐入爐精料水平，同時(shí)能夠有效降低燒結(jié)工序能耗，提升燒結(jié)產(chǎn)線作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)；精度；均勻性；穩(wěn)定性

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 180m²，于 2005 年 3 月由 180m² 加長改造成 210m²，3#265m² 燒結(jié)機(jī)于1999 年 10 月 26 日建成投產(chǎn)。配料系統(tǒng)采用圓盤給料機(jī)與稱量皮帶的組合方式，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→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)已經(jīng)常態(tài)化，燒結(jié)限產(chǎn)狀態(tài)時(shí)維持 265m² 單機(jī)生產(chǎn)或 1 臺(tái) 210m² 加 265m²“一大一小”生產(chǎn)，實(shí)施燒結(jié)工序精度提升，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)精度控制能夠有效提升物料混勻的均勻性，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)”，并且燒結(jié)礦成份穩(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)能耗水平，具有投資小、見效快的特點(diǎn)。

1.2 現(xiàn)狀分析

河鋼唐鋼北區(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，在目前進(jìn)一步提高燒結(jié)礦質(zhì)量的生產(chǎn)形勢(shì)下形成一定制約。

1.2.1 燒結(jié)配料精度

燒結(jié)工序配料作業(yè)是通過配料室稱量皮帶來完成的，各種燃料、熔劑、含鐵物料按照一定比例經(jīng)過稱量皮帶的輸出完成配料作業(yè)。每次稱量發(fā)生皮帶長度變 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，進(jìn)而影響燒結(jié)礦成份的穩(wěn)定性。

稱量皮帶運(yùn)輸物料時(shí)，由于物料存在一定的粘料問題，當(dāng)物料水分的變化、環(huán)境溫度的變化引起粘料狀況也隨之變化，造成皮帶秤的零點(diǎn)存在誤差，導(dǎo)致下料量不穩(wěn)，稱量精度降低。混勻礦下料量偏差 2.4kg/s,燃料、熔劑偏差 0.25kg/s。如何保證稱重精度的精度，直接影響燒結(jié)過程的穩(wěn)定性。

1.2.2 燒結(jié)布料精度

河鋼唐鋼燒結(jié)機(jī)布料閘門整體由多塊閘門組成，通過定滑輪改變牽引軌跡，最終過渡到終端實(shí)現(xiàn)由渦輪蝸桿進(jìn)行控制，崗位操作采用人工操作方式，崗位操作難度加大。閘門尺寸多達(dá)幾種：400mm×2、550mm×2、720mm×2，出料量不易控制，造成臺(tái)車寬度方向上分布不均勻，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)布料過程中，由于沒有測厚裝置，崗位布料存在操作隨意性。另外燒結(jié)機(jī)料層容易因混合料水分的波動(dòng)而波動(dòng)，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)布料器

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)。改造前河鋼唐鋼的布料裝置為分體式，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“拉鉤”現(xiàn)象，中心部位由于重力不夠形成凸面現(xiàn)象，另外由于分體式造成受熱不均，平料器變形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

河鋼唐鋼燒結(jié)生產(chǎn)上述精度問題已經(jīng)嚴(yán)重影響到了燒結(jié)礦質(zhì)量，統(tǒng)計(jì) 2017年燒結(jié)礦成份穩(wěn)定率：TFe±0.5%：92.2%；FeO±1.0%：91.8%；R2±0.08：93.7%已經(jīng)出現(xiàn)一定程度下滑，甚至波及了高爐的順行狀況。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)施工藝精度攻關(guān)活動(dòng)，并取得了非常好的效果,具體改造內(nèi)容及實(shí)施效果如下。

2.1 配料室稱量皮帶精度改造

為了提升燒結(jié)配料室稱量精度，從稱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)物料和稱量皮帶秤設(shè)備特性，借助稱量皮帶自轉(zhuǎn)連續(xù)清掃裝置（圖 1）和稱量皮帶松緊調(diào)整裝置（圖 2）穩(wěn)定稱量皮帶工作狀況，該項(xiàng)技術(shù)主要特點(diǎn)：

（1）能夠借助稱量皮帶自轉(zhuǎn)連續(xù)清掃稱量皮帶的粘料，使稱量皮帶不粘料或者保持一定量的較少粘料。

（2）減輕了工人手工鏟料的勞動(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，提高皮帶秤的稱量精度。

（3）能夠自動(dòng)對(duì)稱量皮帶的松緊度和皮帶跑偏問題進(jìn)行調(diào)整，使稱量皮帶松緊度適中且恒定，稱量皮帶居中運(yùn)轉(zhuǎn)，保證皮帶秤下料精度穩(wěn)定。

（4）降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免安全事故的發(fā)生，裝置需要檢修維護(hù)時(shí)，直接將其抬起即可，操作方便。

應(yīng)用燒結(jié)配料室稱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)偏差不超 1kg/s,燃料、熔劑偏差不超 0.15kg/s。即使在物料粘度特別大或是更換新皮帶 1 個(gè)月以內(nèi)保證混勻礦不超 2kg/s,燃料熔劑偏差不超 0.2kg/s，極大提升后續(xù)燒結(jié)工藝狀態(tài)的穩(wěn)定。

2.2 燒結(jié)機(jī)布料系統(tǒng)改造

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

針對(duì)燒結(jié)機(jī)布料閘門人工控制料面波動(dòng)和閘門不規(guī)則的弊端，從布料閘門電動(dòng)數(shù)顯控制和閘門尺寸標(biāo)準(zhǔn)化（圖 3）方面入手，實(shí)施燒結(jié)機(jī)布料閘門電動(dòng)改造（圖 4），改造后的閘門相對(duì)以前具有以下優(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)場閘門整齊美觀、開度可視化。

（2）延臺(tái)車整體分布，布料更加均勻。消除了“拉鉤”和“鼓包”現(xiàn)象”。電動(dòng)執(zhí)行器控制布料閘門開度[3]，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)行器控制布料閘門開度（增設(shè)閘門開度數(shù)顯），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°以內(nèi)，促進(jìn)了生產(chǎn)過程穩(wěn)定和四班操作的統(tǒng)一。

（4）整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增強(qiáng)。由于閘門碰撞變形而造成的閘門脫落等事故全年減少 15 次。

圖 3 閘門結(jié)構(gòu)形式標(biāo)準(zhǔn)化                         圖 4 電動(dòng)執(zhí)行器控制閘門

2.2.2 燒結(jié)機(jī)厚料層作業(yè)報(bào)警裝置

河鋼唐鋼燒結(jié)機(jī)沒有測厚裝置，針對(duì)料層厚度無法量化崗位布料操作存在隨意性的弊端，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的燒結(jié)機(jī)料層厚度報(bào)警裝置^[5]（圖 5），起到了厚料層作業(yè)報(bào)警監(jiān)控作用。

（1）當(dāng)燒結(jié)機(jī)料層厚度[4]超過設(shè)定值（1#：700mm；2#:650mm；3#:700mm）該裝置可立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示崗位工及時(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，河鋼唐鋼采用厚料層作業(yè)后，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓 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“拉鉤”平整度差、料面水平方向上作用力不一致的問題，主要體現(xiàn)在水平方向料面壓實(shí)度不足，分體控制產(chǎn)生拉鉤影響料面平整度方面。改進(jìn)在“平料”與壓實(shí)度方面進(jìn)行研究，具有以下特點(diǎn)：

（1）整體結(jié)構(gòu)形成一定重量 0.5t，增加料面壓實(shí)度[1]，料面壓實(shí)度增加，有利于燒結(jié)礦液相形成，有利于燒結(jié)礦質(zhì)量的提升。（表 1）

表 1：厚料層平料器作用下燒結(jié)礦液相組成

（2）平料機(jī)構(gòu)延伸到整個(gè)臺(tái)車寬度，使平料板與料面充分接觸（圖 6）。通過平料板與壓板，料面平整度極大改善，有利于燒結(jié)過程中料層水平方向均勻一致。

（3）根據(jù)實(shí)際料面需要通過吊掛系統(tǒng)進(jìn)行高度調(diào)整達(dá)到靈活布料的作用[6]（圖 7）。

與原先的布料狀態(tài)相比較，新型布料器實(shí)施后，料面“鼓包”“凹面”現(xiàn)象徹底消除，造成這種現(xiàn)象的原因就是老平料器工作的不穩(wěn)定^[2]和崗位操作的隨意性，機(jī)械化量化控制料面遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于人工操作。原平料器整體重量偏輕也造成料面不穩(wěn)定，特別是分體式控制造成料面“6 道劃痕”，由于重量不足造成壓實(shí)度不足。“一體式”平料器能夠有效提高燒結(jié)過程的穩(wěn)定性。

3 實(shí)施效果

統(tǒng)計(jì) 2018 年 1 月精度提升改造后至 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：（表 2）

燒結(jié)系統(tǒng)實(shí)施設(shè)備精度提升措施后，2018 年以來燒結(jié)礦質(zhì)量提升非常明顯，轉(zhuǎn)鼓指數(shù) 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)可增產(chǎn) 34.8 萬噸。因環(huán)保限產(chǎn)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。同在燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量得到提升的同時(shí)，燒結(jié)固體燃耗實(shí)現(xiàn)一定程度的下降。

4 結(jié)語

唐鋼本部燒結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行約 30 年，工藝產(chǎn)線老化問題突出，在這種背景下，2018 年開始實(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 1kg/s,燃料、熔劑偏差不超 0.15kg/s，為燒結(jié)機(jī)操作創(chuàng)造基礎(chǔ)；燒結(jié)機(jī)布料精度提升后料面波動(dòng)次數(shù)減少 72%，燒結(jié)機(jī)機(jī)尾溫度波動(dòng)控制在±80°以內(nèi)。在欄板加高的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)均質(zhì)厚料層作業(yè)。燒結(jié)工藝精度提升改造后，燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量實(shí)現(xiàn)明顯改善，在環(huán)保限產(chǎn)頻繁的時(shí)期起到了重要的支撐作用，為高爐的強(qiáng)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

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