对辊压球机在转底炉工艺的应用

伊英红

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司 设计研究院， 辽宁 沈阳 110141)

对辊压球机在转底炉工艺的应用

伊英红

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司 设计研究院， 辽宁 沈阳 110141)

本文简要介绍了我国应用的转底炉工艺分类，并对该工艺上的主体设备之一对辊压球机进行了介绍。对辊压球机因其对原料粒度要求低、成球质量高、可用有机粘结剂等优势，是转底炉工艺中普遍应用的原料成球设备。文中详细介绍了对辊压球机的分类、工作原理、主要结构、关键件、设备的优点、应用领域及发展前景等几个方面。

转底炉； 对辊压球机； 造球

0 前言

在钢铁工业飞速发展的过程中，由于传统的高炉炼铁方式投资大、能耗高、流程长、污染严重等因素的影响，各种非高炉炼铁工艺成了世界各国研究的重点，其中的转底炉直接还原工艺在各国受到了极大的关注。我国在20世纪90年代初期开始对转底炉技术进行研究，尤其在近几年一直备受青睐，陆续建设了多条转底炉工业化示范项目。目前转底炉直接还原工艺基本可分为两类：一是以回收冶金废弃物为原料，如高转炉瓦斯灰、轧钢氧化铁皮、钒钛磁铁矿综合利用等；二是以铁精粉为原料，直接还原成珠铁，这种工艺方法已有多次的实验成果，虽然国外曾经报道过建设商业规模工厂，但在我国还没有工业示范项目；这种工艺方法属于正在发展中的先进技术。目前我国建成并能连续运转的江苏沙钢集团30万t转底炉、四川龙莽集团7万t转底炉、四川攀枝花钢铁公司10万t转底炉、马鞍山钢铁股份有限公司20万t转底炉等工艺线是属于第一种类型，得到国内相关专家的鉴定及认可。对辊压球机在这些工艺线上起到了重要作用，为整条线的顺利运转提供了有利条件。

1 对辊压球机起源

对辊压球机是发展较早、应用最多的压团法设备。在冶金行业造块方法可分为3类：烧结、球团和压团。压团时一般需配入一定数量的黏结剂，其适用的粒度范围比较宽，且过程简单，其产品团块可直接使用或者经过热处理后再使用。团块的冶金性能良好，但加工成本较高。同时与需要造块的铁精矿或粉矿的巨大数量相比，压团设备的生产能力有限。所以，铁矿石压团法未能在钢铁工业中得到发展。然而在有色金属火法冶炼中，常采用烧结法和压团法。在粉煤成型中，压团法仍是唯一的造块法。

冶金工业部于1992年3月批准了YB/T 019—1992对辊式高压粉矿压块机标准，这充分说明此种设备应用比较多而且很受关注，同时该标准的制定为设备的设计和选型提供了统一参考依据。

在转底炉工艺路线里，原料的成型设备有圆盘造球机、对辊压球机两种。其中圆盘造球机在设备成本与生产技术上相对比较成熟，但是生产的球团含水量高，后续烘干工艺要消耗很大的能量，一般使用膨润土做粘结剂，直接还原后膨润土成分大部分留在直接还原球团中，降低产品品质；同时圆盘造球机使用原料范围窄，产量低。对辊压球机的设备造价与维护成本稍高，但制球过程中可选用有机粘结剂，且有机粘结剂在燃烧过程中可以提供部分热量，燃烧产物少，不会影响到直接还原后产品品质。

近几年来国内各大钢铁企业先后兴建了转底炉直接还原铁项目，如马钢、沙钢、莱钢、日钢、荣钢、攀钢等，在这几个项目中，仅马钢的造球方法是采用圆盘造球机，其余各生产线上的成球方法都是采用对辊压球机，也称高压压球机。对辊压球机在这里得到应用的原因之一是各个项目的产能都不高，正好能体现出自身的优势。

2 对辊压球机的分类及原理

对辊压球机因其应用物料的特性、用途及压力大小不同，分为低压压球机、中压压球机、高压压球机。至于三者的压力界定目前还没有统一的标准，一般都以线压力(成形压力通常以总压力除以辊皮宽度表示，称之为线压力[1])的大小进行区分。目前在转底炉工艺上应用的均为高压压球机。

对辊压球机主要靠两个相向转动的辊轮，使流入两辊间隙的混合料受压成型[2](见图1)。其中一个为定辊，另一个为可以前后水平移动的动辊，压力加在动辊两端的轴承座上。高、中、低压压球机的不同，主要是加压方式和传动机构上的区别。低压压球机一般采用弹簧加压，而中压和高压压球机则采用高压油缸加压。两辊辊面上可开出型槽，型槽数目和大小根据需要设计，其产品可为卵型、枕型或椭圆型[2]。

图1 对辊压球机成型原理图

高压压球机主要由预压装置、压球机主体、油压支承系统形成一个机组，见图2。

1.传动装置 2.联轴器 3.压辊 4.预压装置 5.进料口 6.支承油缸 7.机架图2 高压压球机示意图

预压装置由两部分组成，一是调速电机、联轴器、减速机等传动部分；二是单头或双头螺旋及加料嘴构成的预压装置。其作用是将细粉状物料进行预压缩、脱气、保证供料压力，提高物料容重。对于不同品种、粒度的粉料，所需的最佳供料容积(或转速)不相同，因此要求预压传动装置是可以调速的[1]。

压球机主体由两个相对旋转的带有半槽的压辊、电动机、联轴器、减速机、双出轴联轴器、机架构成。两个压辊一个是固定的，另一个是可移动的，目的是确保压球过程保持恒压，当有硬物进入时可起安全保护作用。双出轴联轴器必须具有挠性，才能适应压辊移动的需求。电动机最好选用变频调速电机，以便根据物料特性需要调整辊子的转速。因转速过快会出现半球增多，降低成球率和成球质量。

油压支承系统主要由油箱、油泵、电动机、液压阀门和油缸组成。

影响成型机作业效率的关键部件是压球辊子，压球轧辊的毛坯分为：整体锻造和铸造的，铸造的密度小，结构粗糙，但是比较经济。锻造而成的密度大，结构紧密，耐磨性号，寿命长，球槽加工工艺性好，合适物料种类多，而且运行可靠，大多用于中高压的大型成型机，但是成本高。

3 能力计算[1]

高压压球机一般计算压球机的通过量，若计算压球机的球坯产量，则将通过量乘以成球率φ。

压球机通过量计算见公式(1)、(2)：

QV=60iVn×10-6

(1)

Qw=60iVnγ×10-6

(2)

式中QV—单位时间容积通过量，m3/h；Qw—单位时间质量通过量，t/h；i—一个压辊上的槽数；V—每个球坯的容积，cm3；n—压辊每分钟转数，r/min；γ—单个球坯的容重，g/cm3。

成球率计算如下：

成球率φ=单位时间筛上合格球质量/单位时间总通过量×100%

4 对辊压球机应用

因对辊压球机具有成球率高、消耗功率小、结构紧凑、便于检修调试等优点，近几年在转底炉工艺上成为了主要工序之一。另外对辊压球机一直被用来压制煤粉、铁粉、焦煤、铝粉、铁屑、氧化铁皮、碳粉、矿渣、石膏、尾矿、污泥、高岭土、活性炭、焦末等各种粉末、粉料、废料、废渣，广泛应用于耐火材料、电厂、冶金、化工、能源、运输、供暖等行业。经对辊压球机制作成型后的物料，节能环保，便于运输，提高了对废料的利用率，具有良好的经济效益和社会效益。

[1] 曹希成.钢铁企业机电设备设计安装与检修维护手册[M].北京：北京冶金出版社，2007.

[2] 李健.现代烧结生产技术工艺流程、设备选型计算与烧结效率实用手册[M].北京：当代中国音像出版社，2005.

新疆将建设废金属等再生回收基地

2014年，新疆维吾尔自治区将支持两个再生资源回收利用加工基地建设，两个再生资源集散市场建设，同时还支持建立15个分拣中心，提高废金属等再生资源回收利用水平。

据悉，由新疆自治区商务厅草拟的加强再生资源回收利用体系建设方案已获得自治区政府通过，今年自治区商务厅将贯彻出台的《关于加快推进自治区再生资源回收利用行业健康有序发展的意见》，同时还将组织完成《自治区再生资源回收利用办法》立法任务。据统计，目前全自治区有再生资源经营企业150余家、回收网点5200个，年回收废旧有色金属、废旧电子物等废旧物资总量达到176万t，年销售额68.6亿元。

忠旺集团大型铝挤压机“扩容”加速

忠旺集团完成大型铝挤压机“扩容”工程。本次新进的有36 MN、75 MN、90 MN、125 MN等共8台大型挤压机。截至目前，上述挤压机均已投入试运行。

据第三方权威机构测算，中国工业铝挤压材消耗量的年增长率约为13%，由此可得出，2016年中国工业铝挤压材消耗量约为603.8万t，而及至2020年，这一数字将飙升至946万t，远超全球除中国以外地区的工业铝挤压材年消耗总量476万t。铝挤压设备的配置是工业铝型材企业的核心竞争力之一。由于成本高昂，欧美的老牌铝企往往设备陈旧，用的还是十几年乃至几十年前的生产线。公开资料显示，萨帕、海德鲁、凯撒、加铝等老牌国际企业，其挤压机规模多在50 MN以下，2000年以后增加的新型设备屈指可数，大多数为二十世纪八、九十年代，甚至是六、七十年代的机器。

中国拥有世界上最多的45 MN以上的挤压机，占世界总数的60%。同时装机水平也是最高的，因为96%以上的大挤压机都是2002年以后建设的。更细致地讲，从全球75 MN以上大型铝挤压机分布情况来看，中国忠旺在数量和产能上占据绝对优势。数据显示，75 MN以上大型铝挤压机在国内有26台，国外不足10台，而中国忠旺则拥有21台，其中4台为125 MN卧式油压双动铝挤压机。除此以外，中国忠旺于2012年订购的两台225 MN 单动卧式铝挤压机也将逐步投产。这将进一步巩固中国忠旺在高精密、大截面工业铝型材生产方面的领先优势。

国家《有色金属工业“十二五”(2011-2015)发展规划》中提出了多项产业升级政策，鼓励高性能铝合金材料的应用，促进制造业走向高端。同时，中国城镇化建设的加速将使高端铝产品拥有更广阔的使用范围，这都有助于促进忠旺工业铝型材业务的发展。

ApplicationofRollerBriquettingMachineinRotaryHearthFurnaceProcess

YI Ying-hong
(Design and Research Institute, NFC (Shenyang) Metallurgical Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141, China)

The paper briefly introduces process classification of the rotary hearth furnace applied, and one of the main process equipment roller briquette machine. Roller briquette machine has become a popular choice of material pelletization because of its advantages such as low requirements for the particle size of raw materials, high quality of pelletization, availability of organic binders. This paper introduces several aspects of roller briquette machine in detail, such as classification, operating principle, main structure, key components, advantages of equipment, application field and development prospect.

rotary hearth furnace；roller briquetting machine；pelletizer

2013-12-20

伊英红(1978-)，女，辽宁沈阳人，工程师，大学本科，主要从事冶金设备设计及开发工作，现任中国有色(沈阳)冶金机械有限公司设计员。

TG305

A

1003-8884(2014)02-0038-03