马钢2×380 m2烧结机九辊改造及生产实践

戚义龙，王莺莺，杨永强，梁长贺

(马钢股份公司第三炼铁总厂 安徽马鞍山 243000)

在烧结机技术领域，多辊布料部件是烧结机系统的重要配置部件。现有的多辊布料部件存在的主要问题是，多辊布料部件的多个布料的转速为定速，布料辊之间的间距为固定值，导致多辊布料部件的布料偏析效果不够突出，难以达到相对理想的状态[1]。马钢2×380 m2烧结机原设计布料装置为反射板清扫器布料装置，布料效果相对较差，决定对布料装置进行创新设计改造、安装、生产过程参数调优，达到改善布料偏析效果和提升烧结矿质量的目的。

1 创新设计新型九辊布料装置

创新设计新型九辊布料器，即采用每个布料辊两端分别与一个左轴承座和一个右轴承座连接，左轴承座和一个右轴承座均设置为能够移动的结构形式，可实现布料辊间距可调，变频器控制电机转速。上述结构，能够方便实现布料辊的间距和布料辊转速的可调，提高了整个多辊布料部件的布料偏析效果。具体结构如图1所示。

图1 新型九辊布料器示意图

2 九辊布料器上物料受力分析计算和安装定位

2.1 九辊上混合料颗粒的受力分析

混合料质点沿表面粗糙的固定半球面运动是一个比较复杂的问题，混合料颗粒的运动也分为滑动和滚动。颗粒在圆辊上的运动状态较为复杂，取混合料的单一球形颗粒为研究对象。对其在辊体上部后段圆弧的运动和受力分析。

在圆辊面上，混合料颗粒受到重力mg，球面约束力N、滑动摩擦力fs，圆辊的直径和半径分别为R和R，颗粒由圆辊最顶端到离开辊体表面的运动路程角度设为θ，颗粒受力按切向和法向进行分解，设其切向和法向加速度分别为at和an，其动力学方程式为：

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为一阶非齐次线性微分方程，其通解为：

进一步求得颗粒在辊体上任意位置θ处所受的辊体表面的约束力N为：

当法向力N=0时，可求解出飞离角度θ值。此后混合料运行轨迹可近视按抛物线运动方程求解(忽略空气阻力以及物料间的内摩擦)。

3.2 近视求解和九辊安装定位

考虑烧结正常机速为1.80 m/min，此时烧结机HZ数输出为34%，泥辊速比为1.2，则泥辊对应的转速为3.709 r/min，对应上料量约为900 t/h。则此时的飞离角度θ约为65°左右。后运动轨迹按抛物线运动方程求解。

通过计算最终确定九辊的安装定位如图2所示。

具体高度方向上的定位尺寸为：九辊支撑座中心距离泥辊中心线的距离为1630 mm±3 mm。在高度方向定位后，按混合料运行轨迹，以落到上方第2个辊面为基准计算(考虑到上方可能出现堆料情况)，则得到九辊第1个辊中心距离泥辊面外沿的水平距离为370mm，九辊中心面与泥辊辊面的法线向最近距离为426 mm。

图2 九辊布料器的计算的安装定位图

即具体水平方向上的定位尺寸为：九辊竖直上方第1个辊中心距离泥辊中心线为1020 mm±3 mm。法线向最近距离为426 mm时物料通过能力复核：泥辊给料宽度按4.9 m，九辊转速按17 r/min，九辊辊直径为0.14 m，上料量按900 t/h进行计算，则九辊辊面的过料厚度约为205 mm，而九辊辊面上表面距离泥辊法向间距为426 mm-70 mm=356 mm，其能够满足物料的通过。

3 九辊运行参数调优、提升偏析效果

改造的九辊布料器按45 °角进行安装定位，在实际生产中分阶段进行不同转速的跟踪评价，其结果如表1和图3所示。

从数据可以看出当九辊转速为34 Hz时，对应的烧结固体燃耗指标，成分R和FeO的控制偏差相对较低，烧结负压水平相对较低。此时对应烧结料层偏析效果较优，烧结温度控制稳定性较好，固体燃耗相对较低。由于合理的偏析作用利于超厚料层烧结矿的均质性能的进一步改善。

4 九辊改造后的运行实绩

对九辊改造前后三个月的指标分析对比详见表2-表4。可知新型九辊布料器投入后，烧结各项指标均得到不同程度提升。

表1 不同九辊转速对应的烧结指标

图3 九辊优化运行Hz数前后料层烧结矿FeO偏析情况

1)烧结矿转鼓强度提升0.33；平均粒级增幅达0.09 mm。

2)烧结温度值偏差降低0.59；废温上升幅度达10 ℃以上。

3)烧结主抽电耗降低1.32 kwh/t，固耗降低0.83 kg/t。

表2 基准期与九辊投用后的烧结机利用系数与固体燃耗

表3 基准期与试验期的烧结矿主要质量对比

表4 基准期与试验期的烧结机主要操作指标

5 结语

马钢2×380 m2烧结通过自主研发的新型九辊布料器，通过实施改造和过程参数优化、总体获得了明显有利的生产效果，取得了显著的节能降本效果。

参考文献

[1] 傅菊英.烧结球团学[M].长沙：中南工业大学出版社，1996