鋼網(wǎng)骨架耐灼燒帶在燒結(jié)礦輸送中的應(yīng)用

冶飛，臧疆文，王萬軍

（寶鋼集團八鋼公司煉鐵分公司）

1 前言

八鋼燒結(jié)廠成品礦輸送膠帶機一直使用聚酯帆布芯耐灼燒特種輸送帶，因其表面耐灼燒極限溫度低，縱向抗撕裂性能差，由于受燒結(jié)礦排礦塊度大，排礦溫度高等因素影響，如控制不好成品礦輸送膠帶易發(fā)生故障，近期燒結(jié)脫硫工序上線運行，受多方面影響，燒結(jié)終點后移，環(huán)冷機排礦溫度進一步升高，成品礦輸送膠帶機故障頻發(fā)。為解決這個問題，經(jīng)分析比較選擇一種新型鋼網(wǎng)骨架耐灼燒輸送帶并投入應(yīng)用。經(jīng)生產(chǎn)實踐表明，成品膠帶機使用壽命大幅度提高。

2 燒結(jié)成品礦輸送膠帶使用要求

燒結(jié)礦是一種非均質(zhì)性人造塊礦，燒結(jié)成品礦具有冷態(tài)強度高，表面不規(guī)則，內(nèi)部結(jié)構(gòu)、粒級分布以及排礦流量、溫度等的非均質(zhì)性，皮帶料面紅外測溫點監(jiān)測到的排礦溫度經(jīng)常會超過200℃（如圖1）。

圖1 2013年2月24日中班冷－1皮帶料溫趨勢截圖

皮帶上燒結(jié)紅礦內(nèi)部的實際溫度經(jīng)常超過600℃，有時甚至更高。由于紅外測溫儀點測溫的局限性，以及皮帶速度因素（成品輸送皮帶帶速通常為1.25m/s），皮帶表面某些局部點受熱溫度在過紅礦時經(jīng)常大大高于一般耐高溫帶所能承受的溫度值（180℃）。因此，在強調(diào)燒結(jié)過程控制穩(wěn)定的同時，也要求成品礦輸送膠帶具有較高的抗拉伸、抗撕裂和耐灼燒的特性。

3 聚酯帆布芯耐灼種輸送帶性能分析

聚酯帆布芯耐灼燒特種輸送帶的縱向抗拉強度只有200N/mm，表面耐灼燒極限溫度小于180℃，能承受瞬時物料最高溫度小于600℃，實際使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)皮帶表面被灼傷或被硬物劃傷的現(xiàn)象，造成皮帶表面損傷，皮帶壽命縮短。

聚酯帆布芯耐灼燒特種輸送帶上層覆蓋膠厚度達9mm，基本材質(zhì)是三元乙丙橡膠的配方，主要失效形式有兩種:一是較高的燒結(jié)礦溫度在短時間內(nèi)導(dǎo)致上層覆蓋膠起泡或脫落，在以后的運行中燒結(jié)礦直接磨損帶面到芯層，導(dǎo)致強力層受損貫通或縱向斷裂；二是燒結(jié)礦間歇式的較高溫度使覆蓋膠加速老化，溫度直接傳導(dǎo)至芯層，導(dǎo)致芯層材料受熱變形，抗拉強度大幅下降，皮帶在接頭處斷裂。

從發(fā)生事故的頻次和時間統(tǒng)計表明，現(xiàn)場以第一種失效形式為主，主要原因是高溫?zé)Y(jié)礦熱量在短時間內(nèi)穿透覆蓋膠，覆蓋膠與芯膠及EP帆布層在高溫狀態(tài)下附著力下降，產(chǎn)生脫層起泡現(xiàn)象，進而發(fā)生起泡，被燒結(jié)礦磨破、帆布層磨透貫通。

在皮帶燙傷事故分析時，皮帶耐高溫試驗表明，將皮帶接頭用硫化板加熱到180℃條件下即停止加熱，松開硫化板，皮帶表面已出現(xiàn)大面積起泡現(xiàn)象。燒結(jié)礦在冷－1皮帶表面停留時間是36s，在冷－2皮帶約1.5min，實際生產(chǎn)中，這兩條皮帶經(jīng)常出現(xiàn)過紅礦時表面起泡現(xiàn)象。

聚酯帆布芯耐灼燒特種輸送帶用于燒結(jié)成品礦運輸時的平均使用周期在半年，其中用于環(huán)冷機排礦后的冷－1皮帶只有不到3個月的使用周期，A冷－1皮帶從2013年2～5月因多次料溫高導(dǎo)致皮帶嚴重燙傷已更換了兩次皮帶。

4 鋼網(wǎng)骨架耐灼燒帶的應(yīng)用

4.1 鋼網(wǎng)骨耐灼燒帶的結(jié)構(gòu)特點

針對八鋼燒結(jié)生產(chǎn)和設(shè)備維護的特點，選用了一種新型特種單層鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)抗撕裂輸送帶（見圖2）。一般鋼絲繩芯輸送帶其骨架層是由縱向排列的鍍鋅鋼絲繩結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其緯向強度受結(jié)構(gòu)影響沒有形成高強度系列，鋼絲繩芯輸送帶緯向強度幾乎為零，而選用的最新專利產(chǎn)品單層鋼結(jié)構(gòu)抗撕裂輸送帶克服了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)輸送帶緯向強度不高的缺陷，有效地杜絕了傳統(tǒng)輸送帶在使用過程中經(jīng)常發(fā)生的縱向撕裂事故。

圖2 單層鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)抗撕裂輸送帶的結(jié)構(gòu)圖[1]

抗撕裂鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)輸送帶由鋼網(wǎng)骨架體、上履蓋膠層、下履蓋膠層組成，其中鋼網(wǎng)骨架體又包括若干根徑向粗骨架鋼繩組成、在徑向粗骨架鋼繩之間采用緯向分布方式鋪設(shè)的若干根緯向鋼絲繩，用于纏繞固定所述徑向粗骨架鋼繩和緯向鋼絲繩的若干根經(jīng)緯固定繩、徑向粗骨架鋼繩和緯向鋼絲繩之間填充粘接芯膠，徑向粗骨架鋼繩又是由多股細鋼絲繩組成。

單層鋼骨架耐灼燒輸送帶與帆布芯、傳統(tǒng)鋼絲芯輸送帶相比有以下優(yōu)點。

（1）鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)輸送帶具備鋼絲繩帶的高強度、低伸長、成槽性好的特點。

（2）鋼網(wǎng)骨架按一定規(guī)則的直徑、直緯結(jié)構(gòu)排列，當受到外力沖擊時能夠分散應(yīng)力，減輕對帶體的局部損傷。抗沖擊性能得到很大提高。

（3）緯向強度高。緯向排列的合股鋼絲繩其強度高于傳統(tǒng)帆布結(jié)構(gòu)的近10倍。與緯向無強力骨架的傳統(tǒng)鋼絲芯輸送帶相比更是具有極佳的抗撕裂性能。

（4）接頭方式靈活，既可采取鋼絲繩芯輸送帶的硫化插接，又可采取在帶的端頭加大緯向密度，進行卡扣鏈接的方式，方面快捷。

（5）結(jié)構(gòu)部件間的粘合強度高。骨架鋼絲采用表面鍍銅的方式，與橡膠的粘合強度高于傳統(tǒng)的表面鍍鋅的鋼絲繩芯輸送帶；鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)輸送帶的上、下蓋膠層的膠滲透到鋼網(wǎng)骨架體的空隙間，形成立體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，使帶體的部件間既有橡膠與鍍銅鋼絲間的化學(xué)粘合，又有相互穿透形成的立體物理粘合。因此該結(jié)構(gòu)的輸送帶不會與芯層間產(chǎn)生剝離，帶體使用壽命長。

（6）任意配伍蓋膠性能。既可生產(chǎn)普通用途的，又可生產(chǎn)耐高低溫性能的系列。耐熱系列鋼網(wǎng)骨架輸送帶根據(jù)使用環(huán)境有抗灼燒、耐高溫兩個系列。

4.2 具有耐灼燒的性能優(yōu)勢

在覆蓋膠結(jié)構(gòu)上，依次由耐高溫灼燒層、過渡層和有機隔熱層構(gòu)成，即使瞬間高溫?zé)崃看┩干蠈痈采w膠，也會被隔熱層抵消，不會對芯膠構(gòu)成破壞。使用無機材料的鋼網(wǎng)骨架，具有傳統(tǒng)棉帆布、尼龍帆布、聚酯帆布芯等材料不能比擬的特性，不會因高溫而損壞或變形。

獨特的貼膠配方設(shè)計，保證了膠料與骨架材料間的粘合強度大大高于普通耐灼燒帶，避免了使用過程中由于高溫產(chǎn)生脫層起泡現(xiàn)象，且高溫狀態(tài)層間粘合強度≥3N/mm，承受物料溫度200～600℃，瞬時800℃。因此，金屬網(wǎng)芯材料的鋼網(wǎng)骨架耐灼燒輸送帶較以往在鋼廠燒結(jié)礦等溫度特別高的現(xiàn)場使用的棉帆布、尼龍帆布、聚酯帆布芯耐灼燒帶具有良好的性能。

采用鋼網(wǎng)骨架作為耐灼燒輸送帶骨架材料，解決了以往使用的棉帆布高溫碳化、尼龍、聚酯帆布高溫收縮變形的問題，具有高溫下強度損失小，不收縮變形的特性。

4.3 鋼網(wǎng)骨架耐灼燒輸送帶的實際應(yīng)用

選用的鋼網(wǎng)骨架耐灼燒輸送帶，其徑向強度≥800N/mm，緯向平均強度≥130N/mm。單根鋼絲強度為1818N/mm，為同一縱向強度系列的帆布芯輸送帶緯向強度的7倍。覆蓋膠采用抗灼燒設(shè)計，現(xiàn)場使用極限物料溫度達800℃。

鋼網(wǎng)骨架輸送帶應(yīng)用于燒結(jié)領(lǐng)域，需要解決鋼絲繩芯膠帶普遍存在的無緯向強度易縱向撕裂以及檢修施工時間不能過長這兩個不利因素。首先，通過膠帶選型等前期準備工作，前一個因素已沒有問題，目前需要解決的是檢修施工過程中膠帶接頭粘結(jié)施工的問題。

燒結(jié)檢修每次停機時間為12～20h，一般鋼絲繩芯膠帶單個接頭硫化用時在14h以上，而鋼網(wǎng)骨架耐灼燒輸送帶由于鋼網(wǎng)骨架結(jié)構(gòu)的特殊性，單個接頭硫化時間為24h（不包括上皮帶、工器具準備和搭建平臺的時間），包括扒頭、打磨、對中、抹膠、壓硫化機、加壓、加熱、保溫、降溫、拆硫化機等工序。因此，為了能在1次普通定修中實施膠帶的更換，必須對上皮帶以及硫化粘結(jié)工序各項工作進行優(yōu)化，減少皮帶更換的硫化時間。

選擇環(huán)冷機排礦點下方皮帶長度較短的冷－1皮帶（長度96m）進行單接頭硫化施工，提前做好鋼網(wǎng)格骨架耐灼燒膠帶的定尺及接頭鋼絲芯的抽剝等準備工作，對舊EP膠帶抽離和新膠帶的上到位工作進行了優(yōu)化，整個膠帶上到位的過程控制在2h以內(nèi)，鋼網(wǎng)格骨架耐灼燒帶的接頭硫化粘結(jié)時間控制在20h以內(nèi)，由此，施工時間控制在了檢修節(jié)點以內(nèi)，并對硫化溫度和壓力控制過程實施了工程師定點監(jiān)控措施，保證了此次鋼網(wǎng)格骨架耐灼燒帶安裝更換的成功。

5 應(yīng)用效果分析

2013年6月A燒結(jié)機冷－1膠帶機利用檢修時更換安裝了鋼網(wǎng)骨架耐灼燒輸送帶，截至目前已使用10個月，其表面完好，尚具備使用10～12個月的能力。由于該帶優(yōu)異的抗撕裂強度，在2013年9月一次過紅礦事故中，雖然表面被燙傷一個洞，但經(jīng)停機修補后一直用到現(xiàn)在未再出現(xiàn)任何問題，沒有出現(xiàn)表面起泡或芯層損壞的現(xiàn)象，并于2014年3月12日成功避免了一起縱向開裂事故。在被直徑為500 mm的物料卡住時，輸送機仍然高速運轉(zhuǎn)的，高強度的緯向鋼絲，抵御了縱向強烈沖擊，沒有造成帶體報廢、停產(chǎn)等經(jīng)濟損失。2013年11月又成功完成了對B燒結(jié)機冷－1膠帶機進行了鋼網(wǎng)格骨架耐灼燒帶的安裝更換，至今穩(wěn)定運行沒有出現(xiàn)任何表面灼傷和劃傷事故。

6 結(jié)語

通過在A燒結(jié)機冷－1膠帶機上應(yīng)用鋼網(wǎng)格骨架耐灼燒輸送帶，膠帶壽命提高到帆布芯耐熱帶的4～5倍，降低膠帶采購費用14.4萬元/年。鋼網(wǎng)格骨架耐灼燒輸送帶在燒結(jié)成品礦輸送應(yīng)用的成功，對于燒結(jié)提產(chǎn)降耗，提高余熱回收效率和燒結(jié)作業(yè)率具有重要意義。

[1]張占奇，王萬軍，張洪水等.單層鋼網(wǎng)骨架耐高溫耐灼燒輸送帶，中國，ZL203392333[P].