李 江1, 2

( 11 中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司物流事業(yè)部, 重慶 401122; 21 重慶市鋼鐵冶金工程技術(shù)研究中心, 重慶 400013)

摘 要: 針對(duì)成品燒結(jié)礦質(zhì)量檢驗(yàn)中人工取、制樣及試驗(yàn)的傳統(tǒng)模式存在代表性差、準(zhǔn)確性和及時(shí)性低、效率不高等諸多缺點(diǎn),開發(fā)了成品燒結(jié)礦自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)。本文介紹了該系統(tǒng)的工作流程、主要設(shè)備配置及技術(shù)要求等。該系統(tǒng)在重鋼、酒鋼應(yīng)用后, 效果良好, 可為今后同類系統(tǒng)建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞: 燒結(jié)礦; 自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng); 粒度篩分; 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度

1 前 言

成品燒結(jié)礦質(zhì)量及其穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)煉鐵系統(tǒng)的良好運(yùn)行影響甚大。一些鋼鐵企業(yè)對(duì)成品燒結(jié)礦的取樣檢驗(yàn)仍采用人工方式, 但人工取樣存在以下缺點(diǎn): 1 隨著燒結(jié)設(shè)備的大型化, 成品輸送皮帶帶寬增大、帶速提高, 在皮帶運(yùn)行狀況下, 人工取樣很難做到全斷面截取, 樣品代表性差, 若停機(jī)取樣又會(huì)影響正常生產(chǎn); 人工取樣環(huán)境差, 勞動(dòng)強(qiáng)度大, 安全隱患大, 影響人體健康[ 1];   取樣點(diǎn)距離檢化驗(yàn)室較遠(yuǎn), 取制樣周期較長(zhǎng)(1 h), 檢驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)重滯后, 不能及時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)。

隨著鋼鐵企業(yè)的大型化、現(xiàn)代化, 生產(chǎn)過(guò)程的高速化、連續(xù)化、自動(dòng)化, 以及燒結(jié)生產(chǎn)管理科學(xué)化和精細(xì)化程度的不斷提高, 對(duì)成品燒結(jié)礦質(zhì)量檢驗(yàn)的及時(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性也提出了更高的要求, 采用自動(dòng)取制樣檢驗(yàn)替代人工取制樣檢驗(yàn)勢(shì)在必行[2]。

2 成品燒結(jié)礦自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

成品燒結(jié)礦自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)燒結(jié)礦在線取樣、冶金性能和化學(xué)分析試樣制備、粒度測(cè)定和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度測(cè)定等。

2、1 系統(tǒng)的工作流程

自動(dòng)完成燒結(jié)礦的采樣、粒度分析、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)測(cè)定、試樣制備和自動(dòng)棄料等作業(yè), 其工作流程見圖 1。整套系統(tǒng)和燒結(jié)礦供料皮帶連鎖運(yùn)行。

2、1、1 采樣系統(tǒng)

根椐燒結(jié)礦檢驗(yàn)分析的需要, 頭部取樣機(jī)定時(shí)定量從燒結(jié)礦主輸送皮帶機(jī)上采集燒結(jié)礦子樣, 每 30 min 取樣一次, 2 小時(shí)共取樣四次(總樣量為 120 ~ 160 kg) , 四次樣為一個(gè)批次[3]。試樣經(jīng)初級(jí)皮帶給料機(jī)和電動(dòng)分料器均勻送至對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)中, 其中一路進(jìn)入粒度分析和強(qiáng)度分析系統(tǒng); 另一路進(jìn)入試樣制備(冶金性能和化學(xué)分析用)系統(tǒng)。

2、1、2 粒度分析系統(tǒng)

電動(dòng)分料器分出一部分試樣( 為 2 小時(shí)一個(gè)批次樣的一部分)給粒度篩分裝置, 篩分出六個(gè)粒級(jí)(> 40 mm、40~ 25 mm、25~ 16 mm、16~ 10 mm、10~ 5 mm、< 5 mm)[ 4], 其中, 40~ 25mm、25~ 16 mm、16~ 10 mm 粒級(jí)的試樣分別進(jìn)入配鼓減量秤進(jìn)行自動(dòng)稱量, 其余粒級(jí)的試樣分別進(jìn)入料斗秤進(jìn)行自動(dòng)稱量。系統(tǒng)根據(jù)稱量結(jié)果, 自動(dòng)計(jì)算出六個(gè)粒級(jí)的百分比和物料的平均粒徑。粒度分析完畢, > 40 mm、10~ 5mm、< 5 mm 三個(gè)粒級(jí)的試樣全部經(jīng)可逆皮帶給料機(jī)送到棄料收集皮帶機(jī)上。

2、1、3 強(qiáng)度分析系統(tǒng)

將經(jīng)配鼓減量秤自動(dòng)稱量后的三個(gè)粒級(jí)的試樣經(jīng)配鼓皮帶給料機(jī)(轉(zhuǎn)速可調(diào), 運(yùn)轉(zhuǎn)方向可控制), 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自動(dòng)配鼓, 即: 將 40~25 mm、25~ 16 mm、16~ 10 mm 三個(gè)粒級(jí)的燒結(jié)礦按照各自的比例(配鼓前篩分后得出的比例)配成 15 ? 0115 kg 轉(zhuǎn)鼓試樣。然后, 通過(guò)配鼓皮帶給料機(jī)(正轉(zhuǎn)) 進(jìn)入自動(dòng)轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)機(jī), 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在轉(zhuǎn)速(25? 1) r/ min 下工作200 轉(zhuǎn)后停止[5]; 將 15 kg 試樣全部送入鼓后自動(dòng)機(jī)械搖篩中, 篩分出 \ 613 mm、< 613 mm 兩個(gè)粒級(jí),再分別送入料斗秤自動(dòng)稱量; 系統(tǒng)根據(jù)稱量結(jié)果自動(dòng)計(jì)算轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度指數(shù)(+ 613 mm 的比例)。\ 613 mm 的試樣稱量完畢后進(jìn)入棄料收集皮帶, 經(jīng)棄料提升機(jī)和棄料返回皮帶返回主輸送皮帶; < 613 mm 的試樣則進(jìn)入收集罐, 由人工送化驗(yàn)室做抗磨指數(shù)測(cè)定。

配鼓后的其余余料通過(guò)配鼓皮帶給料機(jī)( 反轉(zhuǎn)) 送至棄料收集皮帶機(jī)上, 經(jīng)棄料提升機(jī)與棄料返回皮帶返回主輸送皮帶。

2、1、4 試樣制備( 冶金性能和化學(xué)分析用) 系統(tǒng)

電動(dòng)分料器分出另一部分子樣給試樣制備系統(tǒng)。試樣進(jìn)入破碎機(jī)破碎到 13 mm 以下, 再經(jīng)旋轉(zhuǎn)式縮分器縮分為兩部分。一部分通過(guò)溜管進(jìn)入三級(jí)篩, 篩分出三個(gè)粒級(jí)的試樣( > 1215mm、1215~ 10 mm、< 10 mm) , 其中 1215~ 10mm 粒級(jí)試樣經(jīng)縮分處理, 分出 3 kg 左右的試樣作為冶金性能試驗(yàn)樣品[ 5]; 另一部分通過(guò)溜管進(jìn)入下一級(jí)破碎機(jī)破碎到 3 mm 以下, 再經(jīng)縮分處理, 分出不少于 10 kg 的試樣作為化學(xué)分析樣品; 其余部分作為棄料進(jìn)入棄料收集皮帶。

2、1、5 棄料返回系統(tǒng)

在完成粒度測(cè)定、強(qiáng)度測(cè)定及試樣制備后,所有棄料經(jīng)棄料收集皮帶機(jī)、斗式提升機(jī)、棄料返回皮帶機(jī)返回到燒結(jié)礦主皮帶輸送機(jī)上。

2、1、 應(yīng)急通道

系統(tǒng)設(shè)有試樣應(yīng)急出口, 在做人工對(duì)比試驗(yàn)或系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí), 可啟用應(yīng)急通道, 將試樣導(dǎo)入人工取樣溜管, 由人工測(cè)定粒度、強(qiáng)度及制備試樣。這樣, 既不影響正常生產(chǎn), 還能避免料流積壓。

2、2 系統(tǒng)構(gòu)成及主要設(shè)備配置

成品燒結(jié)礦自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)由采樣單元、給料單元、粒度測(cè)定單元、強(qiáng)度測(cè)定單元、試樣調(diào)制單元、棄料單元、系統(tǒng)控制單元、設(shè)備臺(tái)架和除塵系統(tǒng)等組成。主要設(shè)備及其技術(shù)要求簡(jiǎn)述如下:

2、2、1 采樣單元

主體設(shè)備為頭部取樣機(jī), 它布置在成品燒結(jié)礦輸送主皮帶的頭部, 用于采樣。取樣機(jī)由制動(dòng)電機(jī)、減速器、采樣頭、行程開關(guān)和帶防護(hù)罩的鋼結(jié)構(gòu)支架構(gòu)成, 通過(guò) PLC 控制, 按預(yù)編采樣周期(可調(diào)整) 進(jìn)行采樣。采樣頭位于主皮帶機(jī)頭部滾筒下部, 要求不與皮帶接觸, 同時(shí)保證采到完整的斷面試樣。

2、2、2 給料單元

該單元包括初級(jí)皮帶給料機(jī)、配鼓皮帶給料機(jī)、電動(dòng)分料器等。

初級(jí)皮帶給料機(jī)和配鼓皮帶給料機(jī): 均為密封式皮帶輸送機(jī)(入鼓皮帶給料機(jī)需可逆),皮帶寬 650 mm, 輸送能力 115 ~ 25 t/ h, 輸送速度 0105~ 0125 m/ s。要求在各種條件下起動(dòng)或制動(dòng)均不打滑、不跑偏、不粘料、不撒料。電動(dòng)分料器: 為電動(dòng)三通管分料器, 用其控制料流分配, 使試樣進(jìn)入不同的單元。技術(shù)要求是保證三通管在切換過(guò)程中不卡料。

2、2、3 粒度測(cè)定單元

主體設(shè)備為粒度篩分裝置(六級(jí)篩、或四級(jí)篩與三級(jí)篩、或 5 個(gè)單層兩級(jí)篩) 、減量秤、料斗秤等。

粒度篩分裝置: 六級(jí)篩為六級(jí)振篩機(jī)或六級(jí)圓筒篩, 篩孔尺寸分別為 40 mm、25 mm、16mm、10 mm、5 mm; 四級(jí)篩為四級(jí)振篩機(jī)或四級(jí)圓筒篩, 篩孔尺寸分別為 40 mm、25 mm、16mm; 三級(jí)篩為三級(jí)振篩機(jī)或三級(jí)圓筒篩, 篩孔尺寸分別為 10 mm、5 mm; 5 個(gè)單層兩級(jí)篩為單層直線振動(dòng)篩, 篩孔尺寸分別要求為 1#直線振動(dòng)篩(篩孔 16 mm)、2#直線振動(dòng)篩( 篩孔 25mm) 、3#直線振動(dòng)篩(篩孔 10 mm) 、4#直線振動(dòng)篩 ( 篩 孔 40 mm) 、5#直線 振動(dòng) 篩 ( 篩 孔5mm) 。以上各級(jí)篩均采用試驗(yàn)篩, 滿足 ISO 有關(guān)試驗(yàn)篩制造、檢驗(yàn)和試驗(yàn)等要求, 篩分效率 \90% 。篩板材質(zhì): 耐磨鋼或高錳合金鋼或不銹鋼或不粘聚氨酯材質(zhì)。

減量秤: 為高精度的微動(dòng)態(tài)電子秤, 由支承框體、斗體、稱重傳感器、稱重儀表、電磁振動(dòng)給料器等組成。稱重量程為 0~ 50 kg, 稱量精度為 1j 。配置 3 臺(tái), 分別稱量 40~ 25 mm、25~16 mm、16~ 10 mm 三個(gè)粒級(jí)的重量。

料斗秤: 為高精度靜態(tài)電子秤, 由支承框體、料斗體、稱重傳感器、儀表等組成。稱重量程為 0~ 50 kg, 稱量精度為 1j 。配置 3 臺(tái), 分別稱量> 40 mm、10~ 5 mm、< 5 mm 三個(gè)粒級(jí)的重量。

2、2、4 強(qiáng)度測(cè)定單元

主體設(shè)備為自動(dòng)轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)機(jī)、自動(dòng)機(jī)械搖篩、料斗秤等。

自動(dòng)轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)機(jī): 滿足 ISO 標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)轉(zhuǎn)鼓,符合5YB/ T 5166- 1993 燒結(jié)礦和球團(tuán)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的測(cè)定方法6標(biāo)準(zhǔn)要求, 接料、運(yùn)轉(zhuǎn)、卸料自動(dòng)完成; 轉(zhuǎn)速為(25 ? 1) r/ min; 需設(shè)密封式鼓門,轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)過(guò)程中鼓門處于密封狀態(tài), 以減少粉塵泄露和環(huán)境污染。

自動(dòng)機(jī)械搖篩: 安放在轉(zhuǎn)鼓之下, 用于轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)后樣品的粒度分級(jí)篩分, 左右搖擺 45b, 篩分的同時(shí)卸料。

料斗秤: 配置 2 臺(tái), 分別稱量 \ 613 mm 和< 613 mm 粒級(jí)的重量; 其它要求同粒度測(cè)定單元。

2、2、5 試樣調(diào)制單元

主體設(shè)備為一次破碎機(jī)、二次破碎機(jī)、縮分器、三級(jí)振動(dòng)篩、樣品收集罐等。

一次破碎機(jī)與二次破碎機(jī): 一次破碎機(jī)為顎式破碎機(jī), 進(jìn)料口尺寸為 150 mm@250 mm,進(jìn)料粒度 [ 150 mm, 出料粒度 [ 13 mm; 二次破碎機(jī)為對(duì)輥破碎機(jī), 進(jìn)料口尺寸為 200 mm @120 mm, 進(jìn)料粒度 [ 13 mm, 出料粒度: [ 3mm。要求破碎機(jī)全體密封且密封良好, 防止細(xì)礦粉和水分散失, 破碎效率\ 95% 。

縮分器: 采用旋轉(zhuǎn)接斗式, 主要由罩殼、采樣斗、電機(jī)、支架等組成。縮分比可調(diào), 縮分精度滿足 ISO3082要求。在采樣斗鋼管上需安裝清掃器, 及時(shí)清掃機(jī)內(nèi)積塵及物料。

三級(jí)振動(dòng)篩: 采用試驗(yàn)篩, 并滿足 ISO 有關(guān)試驗(yàn)篩制造、檢驗(yàn)和試驗(yàn)等要求。篩孔尺寸分別為 1215 mm、10 mm, 篩分效率 \ 90%。篩板材質(zhì)可采用耐磨鋼或高錳合金鋼或不銹鋼或不粘聚氨酯。

樣品收集罐: 用于物理和化學(xué)樣的收集, 選用不銹鋼材質(zhì)。

2、2、6 棄料單元

主體設(shè)備有棄料收集皮帶機(jī)、棄料返回皮帶機(jī)和棄料提升機(jī)。

棄料收集皮帶機(jī)與棄料返回皮帶機(jī): 帶寬500 mm, 滾筒寬度不小于輸送帶寬度加 100mm。在各種條件下起動(dòng)或制動(dòng)均不出現(xiàn)打滑、撒料。需設(shè)置頭部和空段清掃器, 以避免濕細(xì)物料粘皮帶。皮帶機(jī)為全密封設(shè)計(jì), 防護(hù)罩自身需具有足夠的強(qiáng)度和剛度, 便于安裝和拆卸,能防風(fēng)雨和粉塵泄露。需設(shè)置跑偏開關(guān)和拉繩開關(guān), 有效防止皮帶跑偏, 在意外情況下能緊急制動(dòng)。

棄料提升機(jī): 采用箕斗鋼纜牽引式, 主要由卷?yè)P(yáng)升降機(jī)構(gòu)、提升斗、機(jī)架、頭罩、限位裝置等構(gòu)成。要求提升速度為 22 m/ min, 提斗容量為1 000 kg, 確保無(wú)粘掛物料現(xiàn)象, 以滿足系統(tǒng)要求。

2、2、7 系統(tǒng)控制單元( 見自動(dòng)控制系統(tǒng))

2、2、8 設(shè)備臺(tái)架

設(shè)備臺(tái)架包括溜管、設(shè)備支架、平臺(tái) ( 多層)、扶梯等。

要求溜管的傾斜角> 60b; 溜管內(nèi)壁應(yīng)處理光滑, 物料沖刷處均加耐磨襯板; 關(guān)鍵溜管上設(shè)檢修孔( 檢修或堵料時(shí)打開捅料) ; 角度較大的溜管均加振動(dòng)器; 溜管材質(zhì)為不銹鋼。

2、2、9 除塵系統(tǒng)

包括設(shè)備除塵罩及管道等。各揚(yáng)塵點(diǎn)( 主要為采樣頭、篩分裝置和轉(zhuǎn)鼓機(jī)) 的含塵氣體通過(guò)除塵罩或集風(fēng)管, 由各自的分支除塵管道集合至主除塵風(fēng)管, 接至各自的除塵器。凈化后的煙氣通過(guò)風(fēng)機(jī)、煙囪排至大氣。煙囪出口氣體含塵濃度應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定。

3 自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

成品燒結(jié)礦自動(dòng)檢驗(yàn)系統(tǒng)采取上位工控機(jī)和 PLC組成的兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng), 對(duì)燒結(jié)礦粒度測(cè)定、強(qiáng)度測(cè)定及試樣制備等過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制、監(jiān)視、管理和報(bào)警。各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成、打印, 并可網(wǎng)上傳輸, 數(shù)據(jù)具有代表性、準(zhǔn)確、及時(shí)。

主要設(shè)備包括: 電源控制柜、動(dòng)力柜、儀表柜、PLC 控制柜、操作臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)控制箱、工控機(jī)、打印機(jī)、監(jiān)控系統(tǒng)等。

自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能及特點(diǎn)如下:

( 1) 從取樣機(jī)啟動(dòng)開始, 整套系統(tǒng)工作過(guò)程均由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制, 能夠?qū)崿F(xiàn)各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定,各種數(shù)據(jù)自動(dòng)采集整理, 報(bào)表自動(dòng)生成打印, 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存, 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ堋?/font>