唐鋼煉鐵廠北區(qū)燒結產(chǎn)線設備功能精度提升實踐

曾 琦 曹樹志

（河鋼集團唐鋼公司）

0 引言

河鋼唐鋼1#燒結機于1989 年6 月投產(chǎn)，2#燒結機于1993 年11 月投產(chǎn)，原面積為180 m2，于2005 年3 月由180 m2加長改造成210 m2，3#265 m2燒結機于1999 年10 月26 日建成投產(chǎn)。配料系統(tǒng)采用圓盤給料機與稱量皮帶的組合方式，燒結機布料系統(tǒng)采用梭式布料機→楔形混合料槽→圓輥布料機→微調閘門→反射板的布料方式。目前煉鐵廠北區(qū)燒結因環(huán)保限產(chǎn)頻繁，停兩臺燒結機已成常態(tài)化，燒結限產(chǎn)狀態(tài)時維持265 m2燒結機單機生產(chǎn)或1 臺210 m2燒結機加一臺265 m2燒結機“一大一小”生產(chǎn)，實施燒結設備功能精度提升，有助于提高燒結礦產(chǎn)質量，為高爐提供優(yōu)質燒結礦。

1 燒結工藝設備現(xiàn)狀

1.1 精度控制的意義

實施燒結設備功能精度提升能夠有效提升物料混勻的均勻性[1]，有效控制料層上、中、下部的燒結速度，實現(xiàn)“均勻燒結”，實現(xiàn)燒結礦成分穩(wěn)定、粒度均勻合適。在提高燒結礦產(chǎn)量的同時，獲得良好的燒結礦質量，并且能有效降低燒結工序各項能耗。

1.2 現(xiàn)狀分析

煉鐵北區(qū)燒結系統(tǒng)投產(chǎn)已經(jīng)接近30 年，燒結機布料工藝設備老化，布料精度下降，在目前需進一步提高燒結礦質量的生產(chǎn)形勢下十分不利。

1.2.1 燒結配料精度

燒結工序配料作業(yè)是通過配料室稱量皮帶來完成的，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、跑偏或者調整之后由于皮帶機松緊度發(fā)生變化，皮帶秤的零點都會發(fā)生變化，配料秤的精度相應改變，進而影響燒結礦成分的穩(wěn)定性。

稱量皮帶運輸物料時，物料存在一定的粘料問題，物料水分變化、環(huán)境溫度變化引起的粘料狀況也隨之發(fā)生變化，造成皮帶秤的零點存在偏差，導致下料量不穩(wěn)，稱量精度降低?；靹虻V下料量偏差2.4 kg/s，燃料、熔劑偏差0.25 kg/s。稱重精度的穩(wěn)定性直接影響燒結過程的穩(wěn)定性。

1.2.2 燒結布料精度

煉鐵北區(qū)燒結機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，實現(xiàn)由渦輪蝸桿進行控制，崗位操作采用人工方式，操作難度加大。閘門尺寸多達幾種：400 mm×2、550 mm×2、720 mm×2，出料量不易控制，易造成臺車寬度方向物料分布不均勻，甚至造成流料現(xiàn)象。

1.2.3 燒結機料層厚度檢測手段

在鐵前燒結生產(chǎn)中，燒結機厚料層作業(yè)可以提高燒結礦的質量和成品率。在一些燒結機布料過程中，由于沒有測厚裝置，崗位布料存在操作隨意性[2]。另外，燒結機料層混合料水分的波動會造成燒結料層薄厚不均，影響料層的透氣性，因而影響燒結礦產(chǎn)質量。

1.2.4 燒結機平料器

燒結生產(chǎn)中，平整的燒結機料面是保證燒結生產(chǎn)穩(wěn)定順行的基礎。改造前煉鐵北區(qū)布料裝置為分體式，由6 塊平料器組合而成，每一塊由支撐結構、平料結構獨立組成，利用平料器重力作用進行平料作業(yè)。由于采用分體式分布，平料器之間產(chǎn)生“臺階”現(xiàn)象，中心部位由于重力不夠形成凸面現(xiàn)象，分體式平料器受熱不均易變形，從而造成料面水平方向受力不均，料面壓實度不足，平整度差，不利于實現(xiàn)均勻燒結。

2 精度控制措施

煉鐵北區(qū)精度問題已經(jīng)嚴重影響到了燒結礦質量，統(tǒng)計2017 年燒結礦成分穩(wěn)定率：TFe±0.5為92.2%；FeO±1.0 為91.8%；R2±0.08 為93.7%，燒結礦質量指標偏低，不利于高爐強化冶煉。2018年1 月至2018 年12 月先后對燒結配料系統(tǒng)、燒結機布料工藝系統(tǒng)實施設備功能精度優(yōu)化改造，并取得了非常好的效果。

2.1 配料室稱量皮帶精度改造

為提升燒結配料室稱量精度，從稱量皮帶粘料和皮帶松緊度變化跑偏兩個方面入手，針對燒結物料和稱量皮帶秤設備特性，借助稱量皮帶自轉連續(xù)清掃裝置（如圖1 所示）和稱量皮帶松緊調整裝置（如圖2 所示）穩(wěn)定稱量皮帶工作狀況。

圖1 稱量皮帶清掃裝置

圖2 稱量皮帶調整裝置

該項技術的主要特點：（1）借助稱量皮帶自轉連續(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）減輕了人工鏟料的勞動強度，徹底根除人工不能及時清理的難題，消除皮帶秤的零點誤差，提高皮帶秤的稱量精度；（3）能夠自動對稱量皮帶的松緊度和皮帶跑偏問題進行調整，使稱量皮帶松緊度適中且恒定，稱量皮帶居中運轉，保證皮帶秤下料精度穩(wěn)定；（4）裝置需要檢修維護時，直接將其抬起即可，操作方便，降低了操作人員的勞動強度，避免安全事故的發(fā)生。

應用燒結配料室稱量皮帶清掃和松緊調整裝置后，配料精度提升明顯。一般情況下，混勻礦下料量核對偏差≤1 kg/s，燃料、熔劑偏差≤0.15 kg/s；物料粘度特別大或更換新皮帶1 個月以內混勻礦下料量核對偏差≤2 kg/s，燃料、熔劑偏差≤0.2 kg/s，極大提升了后續(xù)燒結生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

2.2 燒結機布料系統(tǒng)改造

2.2.1 燒結機布料閘門電動執(zhí)行器控制

針對燒結機布料閘門人工控制造成料面波動的弊端[3]，從布料閘門電動數(shù)顯控制和閘門尺寸標準化（如圖3 所示）方面入手，實施燒結機布料閘門電動改造（如圖4 所示）。

圖3 閘門結構形式標準化

圖4 電動執(zhí)行器控制閘門

改造后的閘門有以下優(yōu)點：（1）實現(xiàn)了機械化作業(yè)替代傳統(tǒng)手工作業(yè)，經(jīng)驗操作轉變成數(shù)字化標準控制，現(xiàn)場閘門整齊美觀、開度可視化；（2）臺車寬度方向整體分布，布料更加均勻，消除了料面“臺階”和“鼓包”現(xiàn)象”，電動執(zhí)行器控制布料閘門開度，增設顯示儀表進行量化，杜絕了人工手動“估算”操作的不穩(wěn)定性；（3）電動執(zhí)行器控制布料閘門開度（增設閘門開度數(shù)顯）[4]，減少了布料控制的隨意性，2018 年料面波動次數(shù)減少156 次，同比減少72%，燒結機機尾溫度波動極差±80°以內，促進了生產(chǎn)過程穩(wěn)定和四班操作的統(tǒng)一；（4）整體結構強度增強，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。

2.2.2 燒結機厚料層作業(yè)報警裝置

針對燒結機沒有測厚裝置，無法量化料層厚度，崗位布料操作存在隨意性的弊端，提供了一種結構簡單、成本低廉的燒結機料層厚度報警裝置[5]，如圖5 所示。

圖5 厚料層作業(yè)報警裝置

燒結機厚料層作業(yè)報警裝置的特點：（1）當燒結機料層厚度超過設定值（1#700 mm、2#650 mm、3#700 mm）時，該裝置可立即發(fā)出報警信號，提示相關人員及時調整料層厚度，減少料面波動；（2）可以秉承厚料層作業(yè)，穩(wěn)定料面作業(yè)，極大提高了燒結礦質量，燒結礦轉鼓指數(shù)由78.5%提高至79%；（3） 裝置連接接觸限位，料層低于設定值后觸發(fā)接觸限位，引發(fā)聲光報警。

2.2.3 燒結機“一體式”平料器

原有“分體式”平料器存在料面“臺階”平整度差、料面水平方向作用力不一致的問題，主要體現(xiàn)在水平方向料面壓實度不足，分體控制產(chǎn)生臺階影響料面平整度，為此對“平料”與壓實度方面進行了研究。

燒結機“一體式”平料器具有以下特點：（1）整體結構形成一定重量（0.5 t），增加料面壓實度，料面壓實度增加，有利于燒結礦液相形成，提升燒結礦質量；（2）平料機構延伸到整個臺車寬度，使平料板與料面充分接觸，通過平料板與壓板，料面平整度大大改善，有利于燒結過程中料層水平方向均勻一致，如圖6 所示；（3）根據(jù)實際料面需要通過吊掛系統(tǒng)進行高度調整達到靈活布料的作用，如圖7 所示。

圖6 燒結機料面平整度

圖7 “一體式”平料器

在平料器的作用下厚料層的壓實度提升，燒結礦的磁鐵礦、鐵酸鈣含量高，赤鐵礦含量低。從礦物組成可知，厚料層燒結克服了常規(guī)燒結礦次生赤鐵礦多、優(yōu)質液相鐵酸鈣少的缺點，大大提高了釩鈦磁鐵燒結礦的冶金性能。厚料層平料器作用下燒結礦液相組成見表1。

表1 厚料層平料器作用下燒結礦液相組成

原平料器整體重量偏輕，造成壓實度不足，料面不穩(wěn)定，特別是分體式控制造成料面 “6 道劃痕”，與原先的布料狀態(tài)相比較，新型平料器實施后，料面“鼓包”“凹面”現(xiàn)象徹底消除， “一體式”平料器能夠有效提高燒結過程的穩(wěn)定性。

3 實施效果

統(tǒng)計2018 年1 月改造后至12 月北區(qū)燒結生產(chǎn) 工藝技術指標以及參數(shù)情況，列表進行分析，見表2。

表2 2018 年燒結礦經(jīng)濟技術指標

燒結燃燒過程改善：配碳水平降低，燒結礦煤氣單耗34.65 ～31.2 m3/t。根據(jù)點火料面燒結效果，煤氣流量控制在8 500 m3/h，燒結礦顏色、粒度較好。燒結生產(chǎn)強化過程，料層750 mm 前提下，機速可維持在1.6 m/min，臺時實現(xiàn)327 t/h，利用系數(shù)1.24 t/㎡.h。

燒結系統(tǒng)實施設備精度提升后，2018 年以來燒結礦質量提升非常明顯，轉鼓指數(shù)由78.5%提高到79%，為高爐強化冶煉提供了支撐，2018 年全年北區(qū)燒結系統(tǒng)增產(chǎn)34.8 萬t，燒結礦“供不應求”的局面隨著燒結礦產(chǎn)量的提升得到一定緩解。在燒結礦產(chǎn)質量得到提升的同時，燒結固體燃耗由53.22 kg/t 降至47.44 kg/t。

4 結語

燒結系統(tǒng)運行約30 年，工藝產(chǎn)線老化問題突出，為此2018 年開始實施產(chǎn)線精度提升工作，配料精度提升后混勻礦下料量核對偏差不超1 kg/s，燃料、熔劑偏差不超0.15 kg/s；燒結機布料精度提升后料面波動次數(shù)減少了72%，燒結機機尾溫度波動控制在±80°以內；欄板加高并實現(xiàn)均質厚料層作業(yè)，燒結礦產(chǎn)質量實現(xiàn)明顯改善。