唐鋼煉鐵廠北區燒結產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，2#燒結機于1993 年11 月投產，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。配料系統采用圓盤給料機與稱量皮帶的組合方式，燒結機布料系統采用梭式布料機→楔形混合料槽→圓輥布料機→微調閘門→反射板的布料方式。目前煉鐵廠北區燒結因環保限產頻繁，停兩臺燒結機已成常態化，燒結限產狀態時維持265 m2燒結機單機生產或1 臺210 m2燒結機加一臺265 m2燒結機“一大一小”生產，實施燒結設備功能精度提升，有助于提高燒結礦產質量，為高爐提供優質燒結礦。

1 燒結工藝設備現狀

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“均勻燒結”，實現燒結礦成分穩定、粒度均勻合適。在提高燒結礦產量的同時，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 現狀分析

煉鐵北區燒結系統投產已經接近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形勢下十分不利。

1.2.1 燒結配料精度

燒結工序配料作業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過稱量皮帶的輸出完成配料作業。每次稱量發生皮帶長度變化、跑偏或者調整之后由于皮帶機松緊度發生變化，皮帶秤的零點都會發生變化，配料秤的精度相應改變，進而影響燒結礦成分的穩定性。

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、環境溫度變化引起的粘料狀況也隨之發生變化，造成皮帶秤的零點存在偏差，導致下料量不穩，稱量精度降低。混勻礦下料量偏差2.4 kg/s，燃料、熔劑偏差0.25 kg/s。稱重精度的穩定性直接影響燒結過程的穩定性。

1.2.2 燒結布料精度

煉鐵北區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，甚至造成流料現象。

1.2.3 燒結機料層厚度檢測手段

在鐵前燒結生產中，燒結機厚料層作業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，因而影響燒結礦產質量。

1.2.4 燒結機平料器

燒結生產中，平整的燒結機料面是保證燒結生產穩定順行的基礎。改造前煉鐵北區布料裝置為分體式，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。由于采用分體式分布，平料器之間產生“臺階”現象，中心部位由于重力不夠形成凸面現象，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，不利于實現均勻燒結。

2 精度控制措施

煉鐵北區精度問題已經嚴重影響到了燒結礦質量，統計2017 年燒結礦成分穩定率：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、燒結機布料工藝系統實施設備功能精度優化改造，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，極大提升了后續燒結生產的穩定性。

2.2 燒結機布料系統改造

2.2.1 燒結機布料閘門電動執行器控制

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 電動執行器控制閘門

改造后的閘門有以下優點：（1）實現了機械化作業替代傳統手工作業，經驗操作轉變成數字化標準控制，現場閘門整齊美觀、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”現象”，電動執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”操作的不穩定性；（3）電動執行器控制布料閘門開度（增設閘門開度數顯）[4]，減少了布料控制的隨意性，2018 年料面波動次數減少156 次，同比減少72%，燒結機機尾溫度波動極差±80°以內，促進了生產過程穩定和四班操作的統一；（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 厚料層作業報警裝置

燒結機厚料層作業報警裝置的特點：（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，穩定料面作業，極大提高了燒結礦質量，燒結礦轉鼓指數由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接觸限位，引發聲光報警。

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，主要體現在水平方向料面壓實度不足，分體控制產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）根據實際料面需要通過吊掛系統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燒結礦次生赤鐵礦多、優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”，與原先的布料狀態相比較，新型平料器實施后，料面“鼓包”“凹面”現象徹底消除， “一體式”平料器能夠有效提高燒結過程的穩定性。

3 實施效果

統計2018 年1 月改造后至12 月北區燒結生產 工藝技術指標以及參數情況，列表進行分析，見表2。

表2 2018 年燒結礦經濟技術指標

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327 t/h，利用系數1.24 t/㎡.h。

燒結系統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 年全年北區燒結系統增產34.8 萬t，燒結礦“供不應求”的局面隨著燒結礦產量的提升得到一定緩解。在燒結礦產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

燒結系統運行約30 年，工藝產線老化問題突出，為此2018 年開始實施產線精度提升工作，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；欄板加高并實現均質厚料層作業，燒結礦產質量實現明顯改善。