戚義龍，王鶯鶯，楊永強(qiáng)，梁長賀

(馬鋼股份公司第三煉鐵總廠 安徽馬鞍山 243000)

在燒結(jié)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，多輥布料部件是燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)的重要配置部件。現(xiàn)有的多輥布料部件存在的主要問題是，多輥布料部件的多個(gè)布料的轉(zhuǎn)速為定速，布料輥之間的間距為固定值，導(dǎo)致多輥布料部件的布料偏析效果不夠突出，難以達(dá)到相對(duì)理想的狀態(tài)[1]。馬鋼2×380 m2燒結(jié)機(jī)原設(shè)計(jì)布料裝置為反射板清掃器布料裝置，布料效果相對(duì)較差，決定對(duì)布料裝置進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)改造、安裝、生產(chǎn)過程參數(shù)調(diào)優(yōu)，達(dá)到改善布料偏析效果和提升燒結(jié)礦質(zhì)量的目的。

1 創(chuàng)新設(shè)計(jì)新型九輥布料裝置

創(chuàng)新設(shè)計(jì)新型九輥布料器，即采用每個(gè)布料輥兩端分別與一個(gè)左軸承座和一個(gè)右軸承座連接，左軸承座和一個(gè)右軸承座均設(shè)置為能夠移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式，可實(shí)現(xiàn)布料輥間距可調(diào)，變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。上述結(jié)構(gòu)，能夠方便實(shí)現(xiàn)布料輥的間距和布料輥轉(zhuǎn)速的可調(diào)，提高了整個(gè)多輥布料部件的布料偏析效果。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 新型九輥布料器示意圖

2 九輥布料器上物料受力分析計(jì)算和安裝定位

2.1 九輥上混合料顆粒的受力分析

混合料質(zhì)點(diǎn)沿表面粗糙的固定半球面運(yùn)動(dòng)是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，混合料顆粒的運(yùn)動(dòng)也分為滑動(dòng)和滾動(dòng)。顆粒在圓輥上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較為復(fù)雜，取混合料的單一球形顆粒為研究對(duì)象。對(duì)其在輥體上部后段圓弧的運(yùn)動(dòng)和受力分析。

在圓輥面上，混合料顆粒受到重力mg，球面約束力N、滑動(dòng)摩擦力fs，圓輥的直徑和半徑分別為R和R，顆粒由圓輥?zhàn)铐敹说诫x開輥體表面的運(yùn)動(dòng)路程角度設(shè)為θ，顆粒受力按切向和法向進(jìn)行分解，設(shè)其切向和法向加速度分別為at和an，其動(dòng)力學(xué)方程式為：

mg·sinθ-fs·N=mat

(1)

mg·cosθ-N=man

(2)

Icω=F(R+r)-M

(3)

由式1-5可得出：

式6為一階非齊次線性微分方程，其通解為：

進(jìn)一步求得顆粒在輥體上任意位置θ處所受的輥體表面的約束力N為：

當(dāng)法向力N=0時(shí)，可求解出飛離角度θ值。此后混合料運(yùn)行軌跡可近視按拋物線運(yùn)動(dòng)方程求解(忽略空氣阻力以及物料間的內(nèi)摩擦)。

3.2 近視求解和九輥安裝定位

考慮燒結(jié)正常機(jī)速為1.80 m/min，此時(shí)燒結(jié)機(jī)HZ數(shù)輸出為34%，泥輥速比為1.2，則泥輥對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為3.709 r/min，對(duì)應(yīng)上料量約為900 t/h。則此時(shí)的飛離角度θ約為65°左右。后運(yùn)動(dòng)軌跡按拋物線運(yùn)動(dòng)方程求解。

通過計(jì)算最終確定九輥的安裝定位如圖2所示。

具體高度方向上的定位尺寸為：九輥支撐座中心距離泥輥中心線的距離為1630 mm±3 mm。在高度方向定位后，按混合料運(yùn)行軌跡，以落到上方第2個(gè)輥面為基準(zhǔn)計(jì)算(考慮到上方可能出現(xiàn)堆料情況)，則得到九輥第1個(gè)輥中心距離泥輥面外沿的水平距離為370mm，九輥中心面與泥輥輥面的法線向最近距離為426 mm。

圖2 九輥布料器的計(jì)算的安裝定位圖

即具體水平方向上的定位尺寸為：九輥豎直上方第1個(gè)輥中心距離泥輥中心線為1020 mm±3 mm。法線向最近距離為426 mm時(shí)物料通過能力復(fù)核：泥輥給料寬度按4.9 m，九輥轉(zhuǎn)速按17 r/min，九輥輥直徑為0.14 m，上料量按900 t/h進(jìn)行計(jì)算，則九輥輥面的過料厚度約為205 mm，而九輥輥面上表面距離泥輥法向間距為426 mm-70 mm=356 mm，其能夠滿足物料的通過。

3 九輥運(yùn)行參數(shù)調(diào)優(yōu)、提升偏析效果

改造的九輥布料器按45 °角進(jìn)行安裝定位，在實(shí)際生產(chǎn)中分階段進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速的跟蹤評(píng)價(jià)，其結(jié)果如表1和圖3所示。

從數(shù)據(jù)可以看出當(dāng)九輥轉(zhuǎn)速為34 Hz時(shí)，對(duì)應(yīng)的燒結(jié)固體燃耗指標(biāo)，成分R和FeO的控制偏差相對(duì)較低，燒結(jié)負(fù)壓水平相對(duì)較低。此時(shí)對(duì)應(yīng)燒結(jié)料層偏析效果較優(yōu)，燒結(jié)溫度控制穩(wěn)定性較好，固體燃耗相對(duì)較低。由于合理的偏析作用利于超厚料層燒結(jié)礦的均質(zhì)性能的進(jìn)一步改善。

4 九輥改造后的運(yùn)行實(shí)績

對(duì)九輥改造前后三個(gè)月的指標(biāo)分析對(duì)比詳見表2-表4?？芍滦途泡伈剂掀魍度牒?，燒結(jié)各項(xiàng)指標(biāo)均得到不同程度提升。

表1 不同九輥轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的燒結(jié)指標(biāo)

圖3 九輥優(yōu)化運(yùn)行Hz數(shù)前后料層燒結(jié)礦FeO偏析情況

1)燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提升0.33；平均粒級(jí)增幅達(dá)0.09 mm。

2)燒結(jié)溫度值偏差降低0.59；廢溫上升幅度達(dá)10 ℃以上。

3)燒結(jié)主抽電耗降低1.32 kwh/t，固耗降低0.83 kg/t。

表2 基準(zhǔn)期與九輥投用后的燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)與固體燃耗

表3 基準(zhǔn)期與試驗(yàn)期的燒結(jié)礦主要質(zhì)量對(duì)比

表4 基準(zhǔn)期與試驗(yàn)期的燒結(jié)機(jī)主要操作指標(biāo)

5 結(jié)語

馬鋼2×380 m2燒結(jié)通過自主研發(fā)的新型九輥布料器，通過實(shí)施改造和過程參數(shù)優(yōu)化、總體獲得了明顯有利的生產(chǎn)效果，取得了顯著的節(jié)能降本效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 傅菊英.燒結(jié)球團(tuán)學(xué)[M].長沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1996