李 江1, 2

( 11 中冶賽迪工程技術股份有限公司物流事業(yè)部, 重慶 401122; 21 重慶市鋼鐵冶金工程技術研究中心, 重慶 400013)

摘 要: 針對成品燒結礦質量檢驗中人工取、制樣及試驗的傳統(tǒng)模式存在代表性差、準確性和及時性低、效率不高等諸多缺點,開發(fā)了成品燒結礦自動檢驗系統(tǒng)。本文介紹了該系統(tǒng)的工作流程、主要設備配置及技術要求等。該系統(tǒng)在重鋼、酒鋼應用后, 效果良好, 可為今后同類系統(tǒng)建設提供參考。

關鍵詞: 燒結礦; 自動檢驗系統(tǒng); 粒度篩分; 轉鼓強度

1 前 言

成品燒結礦質量及其穩(wěn)定性對整個煉鐵系統(tǒng)的良好運行影響甚大。一些鋼鐵企業(yè)對成品燒結礦的取樣檢驗仍采用人工方式, 但人工取樣存在以下缺點: 1 隨著燒結設備的大型化, 成品輸送皮帶帶寬增大、帶速提高, 在皮帶運行狀況下, 人工取樣很難做到全斷面截取, 樣品代表性差, 若停機取樣又會影響正常生產(chǎn); 人工取樣環(huán)境差, 勞動強度大, 安全隱患大, 影響人體健康[ 1];   取樣點距離檢化驗室較遠, 取制樣周期較長(1 h), 檢驗結果嚴重滯后, 不能及時指導生產(chǎn)。

隨著鋼鐵企業(yè)的大型化、現(xiàn)代化, 生產(chǎn)過程的高速化、連續(xù)化、自動化, 以及燒結生產(chǎn)管理科學化和精細化程度的不斷提高, 對成品燒結礦質量檢驗的及時性、準確性、可靠性也提出了更高的要求, 采用自動取制樣檢驗替代人工取制樣檢驗勢在必行[2]。

2 成品燒結礦自動檢驗系統(tǒng)簡介

成品燒結礦自動檢驗系統(tǒng)主要負責燒結礦在線取樣、冶金性能和化學分析試樣制備、粒度測定和轉鼓強度測定等。

2、1 系統(tǒng)的工作流程

自動完成燒結礦的采樣、粒度分析、轉鼓指數(shù)測定、試樣制備和自動棄料等作業(yè), 其工作流程見圖 1。整套系統(tǒng)和燒結礦供料皮帶連鎖運行。

2、1、1 采樣系統(tǒng)

根椐燒結礦檢驗分析的需要, 頭部取樣機定時定量從燒結礦主輸送皮帶機上采集燒結礦子樣, 每 30 min 取樣一次, 2 小時共取樣四次(總樣量為 120 ~ 160 kg) , 四次樣為一個批次[3]。試樣經(jīng)初級皮帶給料機和電動分料器均勻送至對應的系統(tǒng)中, 其中一路進入粒度分析和強度分析系統(tǒng); 另一路進入試樣制備(冶金性能和化學分析用)系統(tǒng)。

2、1、2 粒度分析系統(tǒng)

電動分料器分出一部分試樣( 為 2 小時一個批次樣的一部分)給粒度篩分裝置, 篩分出六個粒級(> 40 mm、40~ 25 mm、25~ 16 mm、16~ 10 mm、10~ 5 mm、< 5 mm)[ 4], 其中, 40~ 25mm、25~ 16 mm、16~ 10 mm 粒級的試樣分別進入配鼓減量秤進行自動稱量, 其余粒級的試樣分別進入料斗秤進行自動稱量。系統(tǒng)根據(jù)稱量結果, 自動計算出六個粒級的百分比和物料的平均粒徑。粒度分析完畢, > 40 mm、10~ 5mm、< 5 mm 三個粒級的試樣全部經(jīng)可逆皮帶給料機送到棄料收集皮帶機上。

2、1、3 強度分析系統(tǒng)

將經(jīng)配鼓減量秤自動稱量后的三個粒級的試樣經(jīng)配鼓皮帶給料機(轉速可調, 運轉方向可控制), 按照國家標準進行自動配鼓, 即: 將 40~25 mm、25~ 16 mm、16~ 10 mm 三個粒級的燒結礦按照各自的比例(配鼓前篩分后得出的比例)配成 15 ? 0115 kg 轉鼓試樣。然后, 通過配鼓皮帶給料機(正轉) 進入自動轉鼓試驗機, 按國家標準在轉速(25? 1) r/ min 下工作200 轉后停止[5]; 將 15 kg 試樣全部送入鼓后自動機械搖篩中, 篩分出 \ 613 mm、< 613 mm 兩個粒級,再分別送入料斗秤自動稱量; 系統(tǒng)根據(jù)稱量結果自動計算轉鼓強度指數(shù)(+ 613 mm 的比例)。\ 613 mm 的試樣稱量完畢后進入棄料收集皮帶, 經(jīng)棄料提升機和棄料返回皮帶返回主輸送皮帶; < 613 mm 的試樣則進入收集罐, 由人工送化驗室做抗磨指數(shù)測定。

配鼓后的其余余料通過配鼓皮帶給料機( 反轉) 送至棄料收集皮帶機上, 經(jīng)棄料提升機與棄料返回皮帶返回主輸送皮帶。

2、1、4 試樣制備( 冶金性能和化學分析用) 系統(tǒng)

電動分料器分出另一部分子樣給試樣制備系統(tǒng)。試樣進入破碎機破碎到 13 mm 以下, 再經(jīng)旋轉式縮分器縮分為兩部分。一部分通過溜管進入三級篩, 篩分出三個粒級的試樣( > 1215mm、1215~ 10 mm、< 10 mm) , 其中 1215~ 10mm 粒級試樣經(jīng)縮分處理, 分出 3 kg 左右的試樣作為冶金性能試驗樣品[ 5]; 另一部分通過溜管進入下一級破碎機破碎到 3 mm 以下, 再經(jīng)縮分處理, 分出不少于 10 kg 的試樣作為化學分析樣品; 其余部分作為棄料進入棄料收集皮帶。

2、1、5 棄料返回系統(tǒng)

在完成粒度測定、強度測定及試樣制備后,所有棄料經(jīng)棄料收集皮帶機、斗式提升機、棄料返回皮帶機返回到燒結礦主皮帶輸送機上。

2、1、 應急通道

系統(tǒng)設有試樣應急出口, 在做人工對比試驗或系統(tǒng)出現(xiàn)故障時, 可啟用應急通道, 將試樣導入人工取樣溜管, 由人工測定粒度、強度及制備試樣。這樣, 既不影響正常生產(chǎn), 還能避免料流積壓。

2、2 系統(tǒng)構成及主要設備配置

成品燒結礦自動檢驗系統(tǒng)由采樣單元、給料單元、粒度測定單元、強度測定單元、試樣調制單元、棄料單元、系統(tǒng)控制單元、設備臺架和除塵系統(tǒng)等組成。主要設備及其技術要求簡述如下:

2、2、1 采樣單元

主體設備為頭部取樣機, 它布置在成品燒結礦輸送主皮帶的頭部, 用于采樣。取樣機由制動電機、減速器、采樣頭、行程開關和帶防護罩的鋼結構支架構成, 通過 PLC 控制, 按預編采樣周期(可調整) 進行采樣。采樣頭位于主皮帶機頭部滾筒下部, 要求不與皮帶接觸, 同時保證采到完整的斷面試樣。

2、2、2 給料單元

該單元包括初級皮帶給料機、配鼓皮帶給料機、電動分料器等。

初級皮帶給料機和配鼓皮帶給料機: 均為密封式皮帶輸送機(入鼓皮帶給料機需可逆),皮帶寬 650 mm, 輸送能力 115 ~ 25 t/ h, 輸送速度 0105~ 0125 m/ s。要求在各種條件下起動或制動均不打滑、不跑偏、不粘料、不撒料。電動分料器: 為電動三通管分料器, 用其控制料流分配, 使試樣進入不同的單元。技術要求是保證三通管在切換過程中不卡料。

2、2、3 粒度測定單元

主體設備為粒度篩分裝置(六級篩、或四級篩與三級篩、或 5 個單層兩級篩) 、減量秤、料斗秤等。

粒度篩分裝置: 六級篩為六級振篩機或六級圓筒篩, 篩孔尺寸分別為 40 mm、25 mm、16mm、10 mm、5 mm; 四級篩為四級振篩機或四級圓筒篩, 篩孔尺寸分別為 40 mm、25 mm、16mm; 三級篩為三級振篩機或三級圓筒篩, 篩孔尺寸分別為 10 mm、5 mm; 5 個單層兩級篩為單層直線振動篩, 篩孔尺寸分別要求為 1#直線振動篩(篩孔 16 mm)、2#直線振動篩( 篩孔 25mm) 、3#直線振動篩(篩孔 10 mm) 、4#直線振動篩 ( 篩 孔 40 mm) 、5#直線 振動 篩 ( 篩 孔5mm) 。以上各級篩均采用試驗篩, 滿足 ISO 有關試驗篩制造、檢驗和試驗等要求, 篩分效率 \90% 。篩板材質: 耐磨鋼或高錳合金鋼或不銹鋼或不粘聚氨酯材質。

減量秤: 為高精度的微動態(tài)電子秤, 由支承框體、斗體、稱重傳感器、稱重儀表、電磁振動給料器等組成。稱重量程為 0~ 50 kg, 稱量精度為 1j 。配置 3 臺, 分別稱量 40~ 25 mm、25~16 mm、16~ 10 mm 三個粒級的重量。

料斗秤: 為高精度靜態(tài)電子秤, 由支承框體、料斗體、稱重傳感器、儀表等組成。稱重量程為 0~ 50 kg, 稱量精度為 1j 。配置 3 臺, 分別稱量> 40 mm、10~ 5 mm、< 5 mm 三個粒級的重量。

2、2、4 強度測定單元

主體設備為自動轉鼓試驗機、自動機械搖篩、料斗秤等。

自動轉鼓試驗機: 滿足 ISO 標準自動轉鼓,符合5YB/ T 5166- 1993 燒結礦和球團礦轉鼓強度的測定方法6標準要求, 接料、運轉、卸料自動完成; 轉速為(25 ? 1) r/ min; 需設密封式鼓門,轉鼓試驗過程中鼓門處于密封狀態(tài), 以減少粉塵泄露和環(huán)境污染。

自動機械搖篩: 安放在轉鼓之下, 用于轉鼓試驗后樣品的粒度分級篩分, 左右搖擺 45b, 篩分的同時卸料。

料斗秤: 配置 2 臺, 分別稱量 \ 613 mm 和< 613 mm 粒級的重量; 其它要求同粒度測定單元。

2、2、5 試樣調制單元

主體設備為一次破碎機、二次破碎機、縮分器、三級振動篩、樣品收集罐等。

一次破碎機與二次破碎機: 一次破碎機為顎式破碎機, 進料口尺寸為 150 mm@250 mm,進料粒度 [ 150 mm, 出料粒度 [ 13 mm; 二次破碎機為對輥破碎機, 進料口尺寸為 200 mm @120 mm, 進料粒度 [ 13 mm, 出料粒度: [ 3mm。要求破碎機全體密封且密封良好, 防止細礦粉和水分散失, 破碎效率\ 95% 。

縮分器: 采用旋轉接斗式, 主要由罩殼、采樣斗、電機、支架等組成。縮分比可調, 縮分精度滿足 ISO3082要求。在采樣斗鋼管上需安裝清掃器, 及時清掃機內積塵及物料。

三級振動篩: 采用試驗篩, 并滿足 ISO 有關試驗篩制造、檢驗和試驗等要求。篩孔尺寸分別為 1215 mm、10 mm, 篩分效率 \ 90%。篩板材質可采用耐磨鋼或高錳合金鋼或不銹鋼或不粘聚氨酯。

樣品收集罐: 用于物理和化學樣的收集, 選用不銹鋼材質。

2、2、6 棄料單元

主體設備有棄料收集皮帶機、棄料返回皮帶機和棄料提升機。

棄料收集皮帶機與棄料返回皮帶機: 帶寬500 mm, 滾筒寬度不小于輸送帶寬度加 100mm。在各種條件下起動或制動均不出現(xiàn)打滑、撒料。需設置頭部和空段清掃器, 以避免濕細物料粘皮帶。皮帶機為全密封設計, 防護罩自身需具有足夠的強度和剛度, 便于安裝和拆卸,能防風雨和粉塵泄露。需設置跑偏開關和拉繩開關, 有效防止皮帶跑偏, 在意外情況下能緊急制動。

棄料提升機: 采用箕斗鋼纜牽引式, 主要由卷揚升降機構、提升斗、機架、頭罩、限位裝置等構成。要求提升速度為 22 m/ min, 提斗容量為1 000 kg, 確保無粘掛物料現(xiàn)象, 以滿足系統(tǒng)要求。

2、2、7 系統(tǒng)控制單元( 見自動控制系統(tǒng))

2、2、8 設備臺架

設備臺架包括溜管、設備支架、平臺 ( 多層)、扶梯等。

要求溜管的傾斜角> 60b; 溜管內壁應處理光滑, 物料沖刷處均加耐磨襯板; 關鍵溜管上設檢修孔( 檢修或堵料時打開捅料) ; 角度較大的溜管均加振動器; 溜管材質為不銹鋼。

2、2、9 除塵系統(tǒng)

包括設備除塵罩及管道等。各揚塵點( 主要為采樣頭、篩分裝置和轉鼓機) 的含塵氣體通過除塵罩或集風管, 由各自的分支除塵管道集合至主除塵風管, 接至各自的除塵器。凈化后的煙氣通過風機、煙囪排至大氣。煙囪出口氣體含塵濃度應符合國家現(xiàn)行排放標準之規(guī)定。

3 自動控制系統(tǒng)簡介

成品燒結礦自動檢驗系統(tǒng)采取上位工控機和 PLC組成的兩級計算機控制系統(tǒng), 對燒結礦粒度測定、強度測定及試樣制備等過程進行自動控制、監(jiān)視、管理和報警。各項檢測數(shù)據(jù)自動生成、打印, 并可網(wǎng)上傳輸, 數(shù)據(jù)具有代表性、準確、及時。

主要設備包括: 電源控制柜、動力柜、儀表柜、PLC 控制柜、操作臺、現(xiàn)場控制箱、工控機、打印機、監(jiān)控系統(tǒng)等。

自動控制系統(tǒng)的功能及特點如下:

( 1) 從取樣機啟動開始, 整套系統(tǒng)工作過程均由計算機自動控制, 能夠實現(xiàn)各項參數(shù)設定,各種數(shù)據(jù)自動采集整理, 報表自動生成打印, 數(shù)據(jù)儲存, 網(wǎng)絡傳輸?shù)裙δ堋?/font>