强化烧结混合制粒生产实践_朱旺.pdf

总第 328 期2023 年第 4 期HEBEI METALLUGYTotal No 3282023，Number 4强化烧结混合制粒生产实践朱旺1，欧书海1，潘文2，刘磊1，赵俊花1，徐慧如1(1 北京首钢股份有限公司，河北 唐山 064400;2 首钢集团有限公司技术研究院，北京 100043)摘要:强化混合料制粒效果，提高料层透气性，是强化烧结的一个重要手段。首钢京唐钢铁公司针对原料配比改变后，烧结混合制粒系统混合机筒体粘料严重，混合制粒效果差，影响烧结料层透气性，制约烧结生产效率和质量提升等问题进行了优化升级。通过将一次混合机料筒改用 95 氧化铝刚玉陶瓷复合衬板，扬料板高度设为 75 mm，板间距 600 mm，二次混合机料筒采用锥形逆流陶瓷衬板等措施，烧结机料层厚度提高 30 mm，利用系数提高 2%，平均粒径提高 0 34 mm。关键词:圆筒混合机;粘料;锥形逆螺旋陶瓷衬板;利用系数中图分类号:TF046 4文献标志码:B文章编号:1006 5008(2023)04 0032 05doidoi:10 13630/j cnki 13 1172 2023 0407ENHANCE SINTEENHANCE SINTE ING MIXEDGING MIXEDG ANULATION PANULATION P ODUCTION PODUCTION P ACTICESACTICESZhu Wang1，Ou Shuhai1，Pan Wen2，Liu Lei1，Zhao Junhua1，Xu Huiru1(1 Beijing Shougang Co，Ltd，Tangshan 064400，Hebei;2 Technical esearch Institute of ShougangGroup Co，Ltd，Beijing 100043)AbstractAbstract:Strengthening the granulation effect of mixture and improving the air permeability of the materiallayer are an important means to strengthen sintering Shougang Jingtang Iron and Steel Company has opti-mized and upgraded the problems of serious stickiness of the barrel of the sintering mixing granulationsystem，poor mixing and granulation effect，affecting the air permeability of the sintered material layer，andrestricting the sintering production efficiency and quality improvement after the change of raw material ratioBy changing the primary mixer barrel to 95 alumina corundum ceramic composite liner，the height of thelifting plate is set to 75 mm and the plate spacing is 600 mm，using conical countercurrent ceramic liner andother measures，the thickness of sintering machine material layer is increased by 30 mm，the utilization coeffi-cient is increased by 2%，and the average particle size is increased by 0 34 mmKey wordsKey words:cylinder mixer;sticky materials;tapered reverse spiral ceramic liner;utilization factor收稿日期:2022 12 26作者简介:朱旺(1988 )，男，2011 毕业于四川大学冶金工程专业，现在北京首钢股份有限公司主要从事烧结技术研究，E mail:zhao-junhua sgqg com0引言强化混合料制粒效果，提高料层透气性是提高烧结矿产量和质量的重要措施1 6。首钢京唐烧结作业区360m2烧结机于2008 年投产，混合制粒系统配有 1 台 3 800 mm 15 000 mm 的一次混合机和1 台 4 400 mm 19 000 mm 的二次混合机。两台混合机筒体均使用含油尼龙衬板，近年来随着白灰和磁精粉配比的增加，混合机筒体出现严重的粘料现象，有效填充率降低，混合料造球效果差，已严重影响烧结产量、质量及生产组织。为了改善制粒效果，稳定高效生产，对混合机粘料原因进行了理论分析与数值模拟预判，并对混料机进行了优化。1混合制粒系统存在的问题1 1筒体粘料严重为了利用生石灰消化制粒和提温作用，提高混合料料温和造球效果，提高烧结机利用系数，烧结配料增加了生石灰配比。但是随着生石灰配比的增加，混合机筒体粘料问题日益严重。正常运转 2 个月后，圆筒进料口粘料厚度 500 mm，出料口粘料厚度 150 mm，平均粘料厚度达 300 mm，如图 1 所示。按混合料密度1 8 t/m3计算，混料筒粘料达90 t，严重者导致一系列问题:23河北冶金2023 年第 4 期(1)设备负荷增加，传动设备寿命降低，同时粘料不均，易造成圆筒偏心运转，系统振动加大，加剧齿轮与齿圈咬合磨损，设备故障率升高。(2)衬板固定螺栓因长期腐蚀、磨损易造成压条翘起，物料进入结构内部挤开衬板，造成衬板脱落，导致出现皮带划伤、压料等事故。(3)混合机进料口粘料导致严重掉料，需要大量的人力清理。(4)混合机筒体粘料快，每 2 个月需停机清理，清理粘料需要投入大量的人力、物力，每次清理费约4 5 万元，同时清理粘料存在巨大风险，易造成人身伤害。另外，清理时需烧结机停机，按照每次清理40 h 计算，影响烧结机产量达2 15 万 t，按固定费用42 元/t 计算，每次清理增加烧结成本 90 3 万元。图 1混合机粘料情况Fig 1Sticking of the mixer1 2制粒效果差进入混合机的混合料，在摩擦力和混合机转动产生的离心力作用下，随混合机旋转而上升，当物料本身的重力超过离心力时下落6 8。喷洒适量水使混合料润湿，在水的表面张力作用下，细颗粒物料聚集成团粒，随混合机转动并承受各种机械力的作用，团粒在不断地滚动中压密和长大，最后形成一定粒度的混合料9，10。烧结混合机制粒效果差主要表现在:(1)扬料板高度低，扬料效果差，容易粘料。(2)磁精粉配加比例最高达 25%，延长了混合制粒时间，但混合机筒体长度无法改变，固定的混合制粒时间无法达到混匀和制粒的效果。(3)粘料导致混合机有效直径减少，填充率增大，物料运动受到限制和破坏，不利于制粒，而且扬料板作用受限，影响混合制粒效果。混合机筒体粘料后，混合料粒级水平整体下降，3 mm 粒级增加 4 8%，平均粒径下降 0 43 mm，严重影响烧结正常生产，具体如表 1 所示。表 1粘料前后混合料粒级Tab1Mixture particle levels before and after sticking时间5 mm/%3 5 mm/%3 mm/%平均粒径/mm粘料前366832873045431粘料后3345313035253882混合制粒系统仿真优化为了优化混合机的运行参数，利用 EDEM 模拟软件对烧结混合料在圆筒中的制粒过程进行了仿真模拟，研究了混合机扬料板高度和间隔等参数对颗粒运动行为的影响。2 1无扬料板仿真首先对不加扬料板的混合机进行仿真，混合机转速5 5 r/min，填充率10%左右，粒度为10 mm，仿真结果如图 2 所示。可以看出，不加扬料板时，物料被抬升的最高位置较低。同时，物料在圆筒内只是滑动，整体沿筒壁上下摆动。由于物料在筒内不能产生滚动，因此制粒效果很差。图 2无扬料板的混合料运动效果Fig 2Mixing movement effect without lifting plate2 2扬料板高度对混合料运动的影响为模拟不同扬料板高度的影响，设计了 50 mm和 100 mm 两组高度的仿真，固定扬料板角度为35，混合机转速为 5 5 r/min，扬料板间隔 600 mm，填充率 10%。由于仿真计算机性能有限，取混合料平均粒径为 10 mm，从而减小计算量。结果如图 3所示。可以看出，扬料板高度为 50 mm 物料抬升高度较低，物料呈滑动运动状态，对混匀和制粒起不到作用;扬料板高度为 100 mm 时，有效提升率为13 1%，较 50 mm 时的 4 6%明显升高，物料的抬升高度较高，物料呈翻动状态，有利于物料的混匀。但扬料板过高，容易造成扬料板粘料，影响混匀效果。2 3扬料板间隔对制粒效果的影响为研究扬料板间隔对制粒效果的影响，其他参数保持相同，即混合料粒径 10 mm，扬料板高度100 mm，扬料板角度 35，混合机转速 5 5 r/min，填充率 10%。进行了扬料板间隔分别 600 mm 和900 mm的仿真，结果如图 4 所示。33总第 328 期HEBEI METALLUGY图 3扬料板高度对混合料运动的影响Fig 3Effect of lifting plate height on mixture movement图 4扬料板间隔对混合料运动的影响Fig4Effect of lifting plate spacing on mixture movement可以看出，对于相同粒径的颗粒，扬料板间隔越大，提升高度越低。扬料板间隔由 600 mm 提升到 900 mm 后，有效提升率由 13 1%降低到 8 7%，混合料的提升效果降低。3混合机衬板升级改造3 1混合机衬板材质升级实际应用表明，陶瓷衬板具有明显的粘料抑制作用，为彻底解决混合机筒体粘料问题，采用 95 氧化铝刚玉陶瓷复合衬板材质代替含油尼龙衬板，对混合机衬板材质进行升级改造。95 氧化铝刚玉陶瓷采用 99 6%优质氧化铝喷雾造粒后，再添加 2%稀土氧化物材料，经 1 650 高温 72 h 烧结而成，在高温烧结过程中，稀土氧化物材料与氧化铝晶粒相互渗透，发生一系列物理和化学反应，有效控制晶体的规则生长，减少内部孔隙的产生，从而形成非常致密的烧结物，显著提高氧化铝陶瓷的耐磨性，如表 2 所示。3 2混合机扬料板改型结合模拟仿真结果，对扬料板参数进行了优化。一混混合机扬料板的安装高度为 75 mm，扬料板间隔为 600 mm。由于混合机内通入150 180 的蒸汽和80 浊环水，筒体内发生生石灰消化等反应，筒内工作环境复杂。为防止衬板腐蚀脱落，将衬板通过焊接孔与筒体内壁焊接，如图 5 和图 6 所示，再次粘接陶瓷复合衬板贴片，保护焊点的同时实现平滑过渡，减少筒体粘料。表 295 耐磨氧化铝刚玉陶瓷技术参数Tab 2Technical parametersof 95 wear resistant alumina corundum ceramics序号项目标准要求1氧化铝含量/%95(颜色:白)2密度/(gcm3)3 63洛氏硬度/HA844抗压强度/MPa8505断裂韧性/(MPam1/2)4 86抗弯强度/MPa2907耐磨性/(gcm2)0000 28导热系数/(Wm1k1)209热膨胀系数/(mm1k1)72 106图 5陶瓷衬板结构及焊接效果(单位:mm)Fig 5Structure and welding effect of