降低球团造球返球率实践_戴鑫杰.pdf

2023年第1期降低球团造球返球率实践戴鑫杰，冯龙，秦皓臻，王雷雷，黄连超，冯慧宁（广西钢铁集团有限公司，广西 防城港 538000）摘要：柳州钢铁股份烧结厂针对球团造球返球率较高的问题，对比120万吨球团产线差异性，在240万吨球团生产线采取了多项措施去降低造球返矿率，其中包括：实行料场干湿搭配堆料、配用，减少水分波动对造球的影响；通过回收边料提高料柱高度，稳定下料量以改善高压辊磨效果；大球辊筛安装方式调整、胶挡板重新优化及造球内返料系统改造等；通过以上优化、改造，使240万吨球团产线造球返球率下降15%，同时球团矿产量提高1.23%。关键词：烧结；球团；返球率中图分类号：TF046.6文献标识码：A文章编号：2095-5014（2023）01-0039-05Practice of Reducing the Return Rate of PelletizingDAI Xinjie1，FENG Long1，QIN Haozhen1，WANG Leilei1，HUANG Lianchao1，FENG Huining1（Sinter Plant of Guangxi Iron&Steel Co.，Ltd.，Fangchenggang 538000，China）ABSTRACT：In view of the high pelletizing return rate in Sintering Plant of Liuzhou Iron andSteel Co.，Ltd.，compared with the difference of 120 pelletizing production line，the plant hastaken a number of measures to reduce the pelletizing return rate in 240 pelletizing production line.To reduce the impact of moisture fluctuation on pelletizing dry and wet stacting and matching areadopted.To improve the effect of high pressure roller mill，the height of the material column isincreased by recovering the leftover material，and the blanking amount is stabilized.Andadjustment of the installation mode of the large ball roller screen，re-optimization of the rubberbaffle and transformation of the return material system in pelletizing are employed.After theoptimization and transformation，the return rate of 240 balls has dropped by 15%and pelletoutput increased by 1.23%.KEY WORDS：sinter；pellets；pelletizing return rate收稿时间：2022-07-28第一作者简介：戴鑫杰（1986），男，工程师，本科，主要工作内容为烧结球团矿生产。金 属 材 料 与 冶 金 工 程Metal Materials And Metallurgy Engineering柳州钢铁股份烧结厂球团第二条生产线于2005年建成投产，采用较为成熟的链篦机-回转窑生产方式，设计产能240万吨/年。240万吨球团产线建立之初吸取了120万吨球团产线的生产经验，因此整体工艺和布局更加合理，而且后续经过长达十余年的不断改造，目前240万吨球团生产线整体水平位于国内前列，但仍存在进步空间。相比烧结矿、块矿等高炉炉料，球团矿具有化学成分稳定、抗压强度高、粒度比例均匀、全第51卷第1期2023年2月Vol.51 No.1Feb.2023金 属 材 料 与 冶 金 工 程第51卷第1期铁品位高、还原性好等优点，在高炉冶炼中可起到增加铁水产量、降低焦比、改善炼铁技术经济指标、降低生铁成本、提高经济效益等作用1。在球团生产中，球团矿产量受生球质量的影响，而造球的返球率可以反映生球质量的好坏2-3，因此，为提高柳州钢铁股份烧结厂 240万吨球团产线的产量，我们集结了技术骨干人员通过查阅相关文献，对比120万吨球团产线差异性，对影响造球返球率的因素进行了研究。1影响因素柳州钢铁股份烧结厂240万吨球团生产线的工艺流程如图1所示，各原料经过配料系统按一定配比，通过高压辊磨机、立式混合机辊磨及混合后送至造球料仓，造球后经筛分进入链-回-环系统，最后产出成品球。经过一段时间跟踪分析生产参数指标及观察现场造球情况，发现影响造球返球率最直接的原因有以下几个方面：（1）雨季原料水分大：柳钢使用的精粉以火车皮运输的方式从港口运送至料场，港口堆放精粉的位置无雨棚，火车运输同样为敞开式，碰上雨季进来的精粉犹如泥浆一般，此时的原料水分远远大于造球所需的最佳水分（8%9%），最高可达13%以上。水分含量高的原料进入造球盘后迅速长大，没有在盘内得到充分滚动，生球质量差，且大球过多导致辊筛筛分效果变差，原本合格的生球被直接冲走，导致返球率急剧升高。（2）高压辊磨机辊磨效果差：高压辊磨可有效提升混合物料比表面积、降低膨润土消耗，提高造球效果4-5，经过高压辊磨机的物料在造球过程中产生的粉末更少，生球质量更好，在皮带转运过程中生球不容易破裂，从而降低了返球率，并达到降能耗作用。柳钢120万吨产线2016年开始使用高压辊磨机，2015年全年膨润土单耗为22.28 kg/t，2016年全年膨润土单耗为17.09 kg/t，降低了5.19 kg/t。（3）大球辊筛安装方式不当：大球辊筛胶挡板安装方式如图2所示，胶挡板安装在辊子上方，为防止辊子上浮时挡板磨损辊子，胶挡板与辊子有一定距离，导致不符合粒级的生球从挡板挤出掉落至大球辊筛下部皮带上。同时大球辊筛因安装方式问题容易产生橫移及上浮，导致辊筛间隙产生变化，影响筛分效果，导致返球率升高。（4）内循环系统返料内的杂物、石头无法及时排走：柳钢240万吨产线内循环系统没有排图1 柳钢240万吨球团产线工艺流程图Fig.1 Process flow chart of 2.4 million ton pelletproduction line in Liuzhou Iron and Steel图2 大球辊筛胶档板安装示意图Fig.2 Diagram of large ball roller screen rubberbaffle installation402023年第1期戴鑫杰，等：降低球团造球返球率实践杂物装置，返料内的杂物、石头无法及时排掉，通过皮带运输不断在造球工序里面循环，不断冲刷大球辊筛的辊子，导致辊筛辊体变细，辊子间隙变大，影响筛分效果，导致返球率升高。2改进措施2.1实行料场干湿搭配堆料、配用，减少水分波动对造球的影响柳钢烧结厂球团车间所使用的原料通过翻卸火车堆放至料场，天气影响着精粉原料的水分，为此我厂技术人员通过不断摸索，制定了相关措施来稳定原料水分：（1）火车皮进料同矿种实行干湿搭配堆料原则，一层干料层一层湿料层，分层堆放；取料的时候直取，使球团的水分和粒度基本稳定；（2）对原料水分特别大的矿种，实行一仓干料一仓湿料原则，通过合理搭配使用，最大程度减少水分对造球的影响；（3）除尘灰定量配用，计量模式更换为上绞龙、下计量皮带形式，除尘灰下料能够更加稳定，减少因下料波动导致混合料水分波动。2.2 控制高压辊磨缓冲漏斗料位，提高混合料使用效果控制好高压辊磨缓冲漏斗料位，通过自主设计的料位计与辊磨程序，能够保证给料稳定，大幅提高混合物料的辊磨效果。每周取辊磨前后混合样送实验室进行物料比表面积测定，根据辊磨前后比表面积数值差异大小、膨润土配比及时调整高压辊磨的辊缝，达到设备最优工作状态。在高压辊磨出料的磨1皮带中部增加一个分料犁头，如图3所示；通过控制分料犁头下压程度，把高压辊磨后磨1皮带上辊磨效果较差的原料返回至高压辊磨，进行二次碾压；这对增加原料比表面积和保持料柱作用明显。2.3调整大球辊筛安装方式，减少辊筛间隙波动情况（1）改造前：以前240万吨球团产线大球辊筛胶档板为岗位自己制作，每个辊筛胶档板与辊子的距离均不一样，导致不符合粒级的生球从胶档板与辊子之间的缝隙挤出；同时大球辊筛在日常使用中产生的振动容易造成固定辊筛的螺杆松动、筋板脱焊，导致辊筛上浮、间隙不合理，影响筛分效果。综上所述，240万吨球团产线返球率一直居高不下。（2）改造过程：经过对大球辊筛整体拆除，仿照120万吨球团产线重新设计挡板的安装位置，见图4；挡板安装在辊子与轴承座链接的接手上方，并在不影响辊子工作的条件下尽量贴近辊子，可有效避免不符合1016 mm粒级的生球下到大球辊筛筛下皮带上。大球辊筛辊子轴承座下方有一卡槽，在经过测量后发现其宽度正好可以用7 mm的销键进行固定，因此在固定轴承座的底板对应位置焊接上7 mm销键（见图5），用来固定辊子，防止其在生产过程中发图3 磨1皮带加装犁头示意图Fig.3 Installation of the mill-1 belt plowhead separator图4 改造后大球辊筛胶挡板安装示意图Fig.4 Installation of large ball roller screenrubber baffle after modification图5 大球辊筛辊子轴承座底部凹槽、销键示意图Fig.5 The bearing housing of the large ball rollerscreen roller with a groove，and the bottomplate welded with 7 mm pin keys41金 属 材 料 与 冶 金 工 程第51卷第1期生橫向移位，导致辊子固定螺杆松动，引起辊子上浮或滑动而导致辊子间隙不符合要求。2.4增设造球返球杂物皮带，降低杂物对造球的影响柳钢240万吨球团产线造球系统原工艺流程如图6所示：造球盘出来的生球由生球皮带转运至大球辊筛上进行筛分，其中16 mm的石头等杂物筛至返料皮带后转运至造球料仓内，由于没有排杂系统，石头不断在内循环系统内富集无法及时排走，在大球辊筛筛分过程中，石头与辊子相互滚动导致辊子磨损加重，进而导致辊筛间距加大不符合要求，影响生球粒级比例与返球率。10#造球盘16 mm返料改造后示意图如图7所示，通过在10#盘大球辊筛筛上返料（16 mm）的漏斗下方、返料皮带上方加一条可逆的返料杂物皮带，该皮带可正反两个方向运转，在需要排杂物、石头时，返料杂物皮带反转落地，即可实现对内循环的物料进行外排杂物工作，在不需要排杂物时，皮带正方向运转，16 mm返料经过皮带转运至返料皮带，不影响10#造球盘的正常使用。3效果2019年11月利用检修时间对240万吨球团产线进行以上部分措施改进，改造后，240万吨球团产线返球率得到明显下降，从以前平均44.165%下降至如今平均30.701%，产量刨除11、1、2、4、5月检修月平均产量从205 292 t/月提高至 207 808 t/月，提升率达 1.23%，具体统计数据如表 1、表 2 所示。按 2019 年实际台时11.8 t/h、加工成本60元/t计算，可产生：直接效益：11.8 （207 808-205 292）60=178万元。间接效益：辊筛使用周期延长，成本降低。图6 10#造球盘16 mm返料 改造前示意图Fig.6 Material Return of 10#pelletizing tray16 mm before transformation图7 10#造球盘16 mm返料改造后示意图Fig.7 Material return of 10#pelletizing tray16 mm after transformation表1 240万吨球团改进前返球率与产量统计表Table 1 Return rate and production statistics of 240 pellets before improvement月份返球率/%产量/10 000 t2019年7月49.9520.292019年8月43.6419.602019年9月43.0620.642019年10月40.0121.58平均44.16520.53表2 240万吨球团改进后返球率与产量统计表Table 2 Return rate and production statistics of 240 pellets after improvement月份返球率/%产量/10 000 t11月35.4918.5012月28.2520.921月27.818.602月31.3618.523月29.2921.174月34.0317.815月31.1919.726月30.0720.377月26.7920.768月32.7420.68月平均30.7020.78422023年第1期4结论（1）稳定高压辊磨料注、增设造球返球杂物皮带、料场干湿搭配堆料可以提高混合料造球性能，有效降低球团造球返球率。（2）球团造球返球率下降，可以减少不合格生球进入混合料中，改善造球过程，有利于提高球团矿产量。参考文献：1 傅菊英，姜涛，朱德庆.烧结球团学 M.长沙：中南工业大学出版社，1996.2 杨雪峰，姜涛，范晓慧，等.昆钢球团生产线提高生球成球率的研究与应用 J.中国冶金，2010，20（1）：30-34.3 范建军，郭宇峰，臧龙，等.高压辊磨对赤铁矿粉球团矿焙烧性能的影响 J.钢铁研究学报，2016，28（4）：16-20.4 焦景伟.邯钢期球团降低膨润土配比的实践 J.烧结球团，2012，37（4）：38-40，70.5 许宝科，胡文祥，易安南，等.高压辊磨机边料循环工艺在球团生产中的应用 J.中国冶金，2021，31（8）：49-53，59.戴鑫杰，等：降低球团造球返球率实践缺陷，在疲劳实验中，这些缺陷处存在应力集中，产生裂纹并且扩展造成扭力杆早期断裂。扭力杆调质热处理后，金相组织应该为回火屈氏体，而该断裂试样组织都出现了少量的贝氏体和屈氏体，说明在热处理淬火时未完全淬透。Mn、Cr、V等元素都能提高碳在奥氏体中的扩散激活能，降低碳的扩散速度，推迟过冷奥氏体的分解，促进低温相变5；而扭力杆这些元素都偏低，使得淬透性降低，淬火时容易出现贝氏体和屈氏体等非马氏体组织，造成表面硬度偏低（低于技术要求）。大量的资料显示，表面硬度是影响疲劳强度最重要的因素之一6，7，硬度偏低降低了扭力杆的疲劳寿命，促进了扭力杆的早期断裂。3结论（1）扭力杆表面进行了补焊修复，补焊修复控制不当，补焊区域存在裂纹以及未融合等缺陷，在疲劳应力载荷作用下，这些缺陷处存在最大的应力集中，形成疲劳源并且扩展引起扭力杆的断裂，故焊接修复控制不当是造成扭力杆早期断裂的最主要原因。（2）原材料Mn、Cr、V等元素偏低或偏下限，降低了原材料淬透性，调质后扭力杆组织出现了少量的贝氏体和屈氏体等非马氏体组织，造成表面硬度偏低，降低了扭力杆的疲劳强度，也促进了扭力杆的早期断裂。（3）严控补焊修复工艺，保证补焊质量，并且在补焊后进行外观和探伤等检查，是避免这种早期断裂的最重要措施；另外，提高原材料的成分和保证热处理工艺，提高表面硬度，也是提高扭力杆疲劳强度的措施之一。参考文献：1 韩伟旗，张素萍，郑永瑞，等.轿车悬架簧用弹簧钢线材的生产实践 J.金属制品，2009，35（5）：31-33.2 姜涛，李春光，马楠楠.50CrVA钢扭簧断裂失效分析J.金属热处理，2012，37（6）：115-118.3 上海交通大学金属断口分析编写组.金属断口分析M.北京：国防工业出版社，1979.4 李晓宏，王晓燕，赵秀峰.42CrMo主轴断裂原因分析J.大型铸锻件，2017（5）：35-36.5 崔崑.钢的成分、组织与性能：上册 M.北京：科学出版社，2013.6 林晨，王德俊，林化春，等.镍基碳化铬硬面复合涂层的疲劳强度 J.钢铁研究学报，2002（6）：69-71.7 姚枚，王声平，李金魁，等.表面强化件的疲劳强度分析及金属的内部疲劳极限 J.金属学报，1993（11）：33-41.（上接第28页）43