對輥壓球機在轉底爐工藝的應用

伊英紅

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司 設計研究院， 遼寧 沈陽 110141)

對輥壓球機在轉底爐工藝的應用

伊英紅

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司 設計研究院， 遼寧 沈陽 110141)

本文簡要介紹了我國應用的轉底爐工藝分類，并對該工藝上的主體設備之一對輥壓球機進行了介紹。對輥壓球機因其對原料粒度要求低、成球質量高、可用有機粘結劑等優勢，是轉底爐工藝中普遍應用的原料成球設備。文中詳細介紹了對輥壓球機的分類、工作原理、主要結構、關鍵件、設備的優點、應用領域及發展前景等幾個方面。

轉底爐； 對輥壓球機； 造球

0 前言

在鋼鐵工業飛速發展的過程中，由于傳統的高爐煉鐵方式投資大、能耗高、流程長、污染嚴重等因素的影響，各種非高爐煉鐵工藝成了世界各國研究的重點，其中的轉底爐直接還原工藝在各國受到了極大的關注。我國在20世紀90年代初期開始對轉底爐技術進行研究，尤其在近幾年一直備受青睞，陸續建設了多條轉底爐工業化示范項目。目前轉底爐直接還原工藝基本可分為兩類：一是以回收冶金廢棄物為原料，如高轉爐瓦斯灰、軋鋼氧化鐵皮、釩鈦磁鐵礦綜合利用等；二是以鐵精粉為原料，直接還原成珠鐵，這種工藝方法已有多次的實驗成果，雖然國外曾經報道過建設商業規模工廠，但在我國還沒有工業示范項目；這種工藝方法屬于正在發展中的先進技術。目前我國建成并能連續運轉的江蘇沙鋼集團30萬t轉底爐、四川龍莽集團7萬t轉底爐、四川攀枝花鋼鐵公司10萬t轉底爐、馬鞍山鋼鐵股份有限公司20萬t轉底爐等工藝線是屬于第一種類型，得到國內相關專家的鑒定及認可。對輥壓球機在這些工藝線上起到了重要作用，為整條線的順利運轉提供了有利條件。

1 對輥壓球機起源

對輥壓球機是發展較早、應用最多的壓團法設備。在冶金行業造塊方法可分為3類：燒結、球團和壓團。壓團時一般需配入一定數量的黏結劑，其適用的粒度范圍比較寬，且過程簡單，其產品團塊可直接使用或者經過熱處理后再使用。團塊的冶金性能良好，但加工成本較高。同時與需要造塊的鐵精礦或粉礦的巨大數量相比，壓團設備的生產能力有限。所以，鐵礦石壓團法未能在鋼鐵工業中得到發展。然而在有色金屬火法冶煉中，常采用燒結法和壓團法。在粉煤成型中，壓團法仍是唯一的造塊法。

冶金工業部于1992年3月批準了YB/T 019—1992對輥式高壓粉礦壓塊機標準，這充分說明此種設備應用比較多而且很受關注，同時該標準的制定為設備的設計和選型提供了統一參考依據。

在轉底爐工藝路線里，原料的成型設備有圓盤造球機、對輥壓球機兩種。其中圓盤造球機在設備成本與生產技術上相對比較成熟，但是生產的球團含水量高，后續烘干工藝要消耗很大的能量，一般使用膨潤土做粘結劑，直接還原后膨潤土成分大部分留在直接還原球團中，降低產品品質；同時圓盤造球機使用原料范圍窄，產量低。對輥壓球機的設備造價與維護成本稍高，但制球過程中可選用有機粘結劑，且有機粘結劑在燃燒過程中可以提供部分熱量，燃燒產物少，不會影響到直接還原后產品品質。

近幾年來國內各大鋼鐵企業先后興建了轉底爐直接還原鐵項目，如馬鋼、沙鋼、萊鋼、日鋼、榮鋼、攀鋼等，在這幾個項目中，僅馬鋼的造球方法是采用圓盤造球機，其余各生產線上的成球方法都是采用對輥壓球機，也稱高壓壓球機。對輥壓球機在這里得到應用的原因之一是各個項目的產能都不高，正好能體現出自身的優勢。

2 對輥壓球機的分類及原理

對輥壓球機因其應用物料的特性、用途及壓力大小不同，分為低壓壓球機、中壓壓球機、高壓壓球機。至于三者的壓力界定目前還沒有統一的標準，一般都以線壓力(成形壓力通常以總壓力除以輥皮寬度表示，稱之為線壓力[1])的大小進行區分。目前在轉底爐工藝上應用的均為高壓壓球機。

對輥壓球機主要靠兩個相向轉動的輥輪，使流入兩輥間隙的混合料受壓成型[2](見圖1)。其中一個為定輥，另一個為可以前后水平移動的動輥，壓力加在動輥兩端的軸承座上。高、中、低壓壓球機的不同，主要是加壓方式和傳動機構上的區別。低壓壓球機一般采用彈簧加壓，而中壓和高壓壓球機則采用高壓油缸加壓。兩輥輥面上可開出型槽，型槽數目和大小根據需要設計，其產品可為卵型、枕型或橢圓型[2]。

圖1 對輥壓球機成型原理圖

高壓壓球機主要由預壓裝置、壓球機主體、油壓支承系統形成一個機組，見圖2。

1.傳動裝置 2.聯軸器 3.壓輥 4.預壓裝置 5.進料口 6.支承油缸 7.機架圖2 高壓壓球機示意圖

預壓裝置由兩部分組成，一是調速電機、聯軸器、減速機等傳動部分；二是單頭或雙頭螺旋及加料嘴構成的預壓裝置。其作用是將細粉狀物料進行預壓縮、脫氣、保證供料壓力，提高物料容重。對于不同品種、粒度的粉料，所需的最佳供料容積(或轉速)不相同，因此要求預壓傳動裝置是可以調速的[1]。

壓球機主體由兩個相對旋轉的帶有半槽的壓輥、電動機、聯軸器、減速機、雙出軸聯軸器、機架構成。兩個壓輥一個是固定的，另一個是可移動的，目的是確保壓球過程保持恒壓，當有硬物進入時可起安全保護作用。雙出軸聯軸器必須具有撓性，才能適應壓輥移動的需求。電動機最好選用變頻調速電機，以便根據物料特性需要調整輥子的轉速。因轉速過快會出現半球增多，降低成球率和成球質量。

油壓支承系統主要由油箱、油泵、電動機、液壓閥門和油缸組成。

影響成型機作業效率的關鍵部件是壓球輥子，壓球軋輥的毛坯分為：整體鍛造和鑄造的，鑄造的密度小，結構粗糙，但是比較經濟。鍛造而成的密度大，結構緊密，耐磨性號，壽命長，球槽加工工藝性好，合適物料種類多，而且運行可靠，大多用于中高壓的大型成型機，但是成本高。

3 能力計算[1]

高壓壓球機一般計算壓球機的通過量，若計算壓球機的球坯產量，則將通過量乘以成球率φ。

壓球機通過量計算見公式(1)、(2)：

QV=60iVn×10-6

(1)

Qw=60iVnγ×10-6

(2)

式中QV—單位時間容積通過量，m3/h；Qw—單位時間質量通過量，t/h；i—一個壓輥上的槽數；V—每個球坯的容積，cm3；n—壓輥每分鐘轉數，r/min；γ—單個球坯的容重，g/cm3。

成球率計算如下：

成球率φ=單位時間篩上合格球質量/單位時間總通過量×100%

4 對輥壓球機應用

因對輥壓球機具有成球率高、消耗功率小、結構緊湊、便于檢修調試等優點，近幾年在轉底爐工藝上成為了主要工序之一。另外對輥壓球機一直被用來壓制煤粉、鐵粉、焦煤、鋁粉、鐵屑、氧化鐵皮、碳粉、礦渣、石膏、尾礦、污泥、高嶺土、活性炭、焦末等各種粉末、粉料、廢料、廢渣，廣泛應用于耐火材料、電廠、冶金、化工、能源、運輸、供暖等行業。經對輥壓球機制作成型后的物料，節能環保，便于運輸，提高了對廢料的利用率，具有良好的經濟效益和社會效益。

[1] 曹希成.鋼鐵企業機電設備設計安裝與檢修維護手冊[M].北京：北京冶金出版社，2007.

[2] 李健.現代燒結生產技術工藝流程、設備選型計算與燒結效率實用手冊[M].北京：當代中國音像出版社，2005.

新疆將建設廢金屬等再生回收基地

2014年，新疆維吾爾自治區將支持兩個再生資源回收利用加工基地建設，兩個再生資源集散市場建設，同時還支持建立15個分揀中心，提高廢金屬等再生資源回收利用水平。

據悉，由新疆自治區商務廳草擬的加強再生資源回收利用體系建設方案已獲得自治區政府通過，今年自治區商務廳將貫徹出臺的《關于加快推進自治區再生資源回收利用行業健康有序發展的意見》，同時還將組織完成《自治區再生資源回收利用辦法》立法任務。據統計，目前全自治區有再生資源經營企業150余家、回收網點5200個，年回收廢舊有色金屬、廢舊電子物等廢舊物資總量達到176萬t，年銷售額68.6億元。

忠旺集團大型鋁擠壓機“擴容”加速

忠旺集團完成大型鋁擠壓機“擴容”工程。本次新進的有36 MN、75 MN、90 MN、125 MN等共8臺大型擠壓機。截至目前，上述擠壓機均已投入試運行。

據第三方權威機構測算，中國工業鋁擠壓材消耗量的年增長率約為13%，由此可得出，2016年中國工業鋁擠壓材消耗量約為603.8萬t，而及至2020年，這一數字將飆升至946萬t，遠超全球除中國以外地區的工業鋁擠壓材年消耗總量476萬t。鋁擠壓設備的配置是工業鋁型材企業的核心競爭力之一。由于成本高昂，歐美的老牌鋁企往往設備陳舊，用的還是十幾年乃至幾十年前的生產線。公開資料顯示，薩帕、海德魯、凱撒、加鋁等老牌國際企業，其擠壓機規模多在50 MN以下，2000年以后增加的新型設備屈指可數，大多數為二十世紀八、九十年代，甚至是六、七十年代的機器。

中國擁有世界上最多的45 MN以上的擠壓機，占世界總數的60%。同時裝機水平也是最高的，因為96%以上的大擠壓機都是2002年以后建設的。更細致地講，從全球75 MN以上大型鋁擠壓機分布情況來看，中國忠旺在數量和產能上占據絕對優勢。數據顯示，75 MN以上大型鋁擠壓機在國內有26臺，國外不足10臺，而中國忠旺則擁有21臺，其中4臺為125 MN臥式油壓雙動鋁擠壓機。除此以外，中國忠旺于2012年訂購的兩臺225 MN 單動臥式鋁擠壓機也將逐步投產。這將進一步鞏固中國忠旺在高精密、大截面工業鋁型材生產方面的領先優勢。

國家《有色金屬工業“十二五”(2011-2015)發展規劃》中提出了多項產業升級政策，鼓勵高性能鋁合金材料的應用，促進制造業走向高端。同時，中國城鎮化建設的加速將使高端鋁產品擁有更廣闊的使用范圍，這都有助于促進忠旺工業鋁型材業務的發展。

ApplicationofRollerBriquettingMachineinRotaryHearthFurnaceProcess

YI Ying-hong
(Design and Research Institute, NFC (Shenyang) Metallurgical Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141, China)

The paper briefly introduces process classification of the rotary hearth furnace applied, and one of the main process equipment roller briquette machine. Roller briquette machine has become a popular choice of material pelletization because of its advantages such as low requirements for the particle size of raw materials, high quality of pelletization, availability of organic binders. This paper introduces several aspects of roller briquette machine in detail, such as classification, operating principle, main structure, key components, advantages of equipment, application field and development prospect.

rotary hearth furnace；roller briquetting machine；pelletizer

2013-12-20

伊英紅(1978-)，女，遼寧沈陽人，工程師，大學本科，主要從事冶金設備設計及開發工作，現任中國有色(沈陽)冶金機械有限公司設計員。

TG305

A

1003-8884(2014)02-0038-03