張進(jìn)坤，任建偉，陳繼濤

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司煉鐵廠，山東日照 276899）

0 引言

日照有限公司有兩臺(tái)500 m2燒結(jié)機(jī)，其中1#于2017 年11月竣工投產(chǎn)，2#于2019 年4 月竣工投產(chǎn)。兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)配備4 臺(tái)Φ5 m×23 m 大型圓筒混合機(jī)，一次圓筒混合機(jī)主要功能是混勻潤(rùn)濕，二次圓筒混合機(jī)主要功能是制粒、使物料滿足燒結(jié)工藝要求。

初裝襯板大部分為尼龍襯板，二混使用一部分陶瓷襯板。一次混合襯板使用一年半后，導(dǎo)料襯板位置襯板大部分已磨穿，中間部位產(chǎn)生料環(huán)，中后部及尾部粘料嚴(yán)重，導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中頻繁出現(xiàn)大塊脫落，燒結(jié)機(jī)停機(jī)處理。同時(shí)，每次檢修停機(jī)檢查混合機(jī)噴頭，為保證施工人員的安全，都要進(jìn)行高壓清洗，增加人力、物力成本。

二次圓筒混合機(jī)雖然粘料均勻，但運(yùn)行一年半后1/4 襯板已經(jīng)起鼓，導(dǎo)致襯板壓條和螺栓脫落，襯板存在脫落風(fēng)險(xiǎn)。

1 現(xiàn)狀分析

一次圓筒混合機(jī)運(yùn)行過(guò)程中針對(duì)加水方式進(jìn)行優(yōu)化，混合機(jī)進(jìn)料端不再進(jìn)行加水，粉狀物料和襯板上表面直接干摩擦，導(dǎo)致襯板急劇磨損。一次混合機(jī)中段，為提升混合機(jī)混勻效率和針對(duì)安裝襯板進(jìn)行加固，襯板中間加一道筋板和使用角鋼作為壓條來(lái)提升揚(yáng)料效果并保證有一層粘料層。

燒結(jié)機(jī)物料根據(jù)不同的礦堆成分發(fā)生變化，但是由于圓筒混合機(jī)提升條的高度和筋板高度固定不變，物料較粘時(shí)混合機(jī)筒體表面粘料嚴(yán)重并產(chǎn)生料環(huán)，料環(huán)在運(yùn)行過(guò)程中脫落，導(dǎo)致皮帶和皮帶托輥、托輥支架被砸壞、漏斗堵塞等一系列安全隱患。

二次圓筒混合機(jī)物料流動(dòng)性較大，物料在運(yùn)行過(guò)程中逐漸進(jìn)入襯板背面，導(dǎo)致襯板背面產(chǎn)生縫隙，隨著襯板逐漸老化、起鼓、翹曲，固定襯板的螺栓所受承載力也增大，當(dāng)襯板螺栓無(wú)法承受物料支撐力時(shí)就脫落或襯板起鼓（圖1～圖2）。

圖1 陶瓷襯板已翹起和脫落

圖2 尼龍襯板中間已起鼓

襯板表面要求耐磨是首要條件，在運(yùn)行過(guò)程中既要防止筒體粘料又要保證物料的揚(yáng)料和前行，所以要求：襯板表面光滑度好，襯板揚(yáng)料板、提升條的間隙、高度、寬度得進(jìn)行計(jì)算。

針對(duì)二次混合機(jī)襯板起鼓，要求襯板的柔性，襯板安裝完成后，形成一個(gè)整體嚴(yán)密保護(hù)層，固定到筒體表面。

為解決以上問題，2019 年4 月1#燒結(jié)機(jī)利用年修機(jī)會(huì)一次圓筒混合機(jī)更換為柔性碳化鋯免維護(hù)陶瓷襯板，使用效果較好。陶瓷襯板具有不粘料、耐磨、重量輕、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明，使用陶瓷襯板后混合機(jī)粘料少、運(yùn)行穩(wěn)定，混合機(jī)混合制粒效果提高（圖3）。

圖3 一次混合機(jī)襯板使用情況

2 柔性碳化鋯免維護(hù)襯板的結(jié)構(gòu)和性能

2.1 免維護(hù)襯板材料和結(jié)構(gòu)

襯板使用增韌碳化鋯陶瓷塊替代普通剛玉陶瓷塊，其中增加了石墨烯、碳纖維、氧化鋁纖維等，碳纖維的存在可以使裂紋擴(kuò)展偏轉(zhuǎn)和纖維拔出現(xiàn)象出現(xiàn)，從而提高陶瓷塊斷裂韌性，氧化鋁纖維表面光滑度好、抗震性能好，陶瓷塊硬度和耐磨性均顯著提升，親水性下降，襯板穩(wěn)定性更好。

增韌碳化鋯陶瓷塊通過(guò)熱硫化工藝與橡膠層一起硫化到襯板母板上，形成三合一的陶瓷襯板，母板可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況改變尺寸和形狀。該機(jī)構(gòu)具有柔韌性好和耐曲折性的特點(diǎn)，能很好地結(jié)合在有弧度的圓筒筒體上。

2.2 免維護(hù)襯板特征

（1）免維護(hù)襯板襯板的特征與襯板形式密切相關(guān)，多種襯板之間通過(guò)連接件連接成提升板，每件襯板均由襯板母板、緩沖層、耐磨層組成，耐磨層包括多個(gè)成行成列的增韌碳化鋯瓷塊，其中增韌碳化鋯瓷塊與橡膠塊的數(shù)量相等。

（2）襯板提升條也設(shè)有方向，與物料接觸面同樣安裝增韌碳化鋯陶瓷塊。提升條內(nèi)部設(shè)有緊固板，提升條板上設(shè)有連接件通孔和襯板壓槽，襯板為弧形結(jié)構(gòu)，且兩側(cè)具有與襯板壓相對(duì)應(yīng)的凸起。

（3）襯板的連接件為螺栓和與其配合的螺母，螺栓貫穿螺母及襯板與筒體連接，連接件通孔為階梯孔，螺栓及螺母均在階梯孔內(nèi)，有效防止運(yùn)行過(guò)程中物料磨損襯板螺栓，導(dǎo)致襯板運(yùn)行過(guò)程中脫落。

（4）襯板本身帶有提升條板，將物料提升到臨界高度，且由于相鄰提升條板之間的襯板為弧形內(nèi)凸結(jié)構(gòu)，具有自由垂中，形成料抖，強(qiáng)化了混合機(jī)混合造球效果，同時(shí)柔性碳化鋯陶瓷襯板解決了混合機(jī)粘料問題。

2.3 襯板安裝步驟

首先，將準(zhǔn)備好的襯板需要安裝的圓筒混合機(jī)內(nèi)圈方向依次進(jìn)行排列，相鄰兩塊襯板的一側(cè)凸起卡入同一提升條板的襯板壓槽內(nèi)形成一圈相互連接的柔性碳化鋯免維護(hù)襯板。

其次，在需要安裝的圓筒混合機(jī)筒體內(nèi)壁上合適位置設(shè)置第一螺栓穿孔和第二螺栓穿孔，將襯板螺栓焊接到圓筒內(nèi)壁上，將使用螺栓穿過(guò)提升條和襯板緊固到圓筒混合機(jī)筒體內(nèi)壁上。

然后，使用螺栓穿過(guò)緊固板將提升條連接到固定到圓筒混合機(jī)筒體內(nèi)壁上。

最后，在安裝過(guò)程中襯板可以通過(guò)凸凹插接為一體，安裝方便，且可以避免使用過(guò)程中的襯板和提升條脫落現(xiàn)象。

2.4 一次混合機(jī)襯板特征

一次圓筒混合主要目的是加足量的水，將混合料的鐵礦粉混勻料、燃料、熔劑、返礦等充分潤(rùn)濕和混勻、均勻混合料中的水分、粒度、化學(xué)成分，使混合料水分達(dá)到二次混合基本不加水的要求。混合機(jī)襯板結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，混合機(jī)進(jìn)口端2 m為物料提升段，將進(jìn)入混合機(jī)物料揚(yáng)起、上拋、提升。中間為直筋段，物料在內(nèi)混勻前行。

2.5 二次混合機(jī)襯板特征

除了混勻之外，二次圓筒混合的主要目的是制粒并進(jìn)行補(bǔ)充潤(rùn)濕。制粒是為了提高混合料的透氣性，在強(qiáng)化燒結(jié)過(guò)程中起到提高燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量的作用。

二混圓筒混合機(jī)襯板主要構(gòu)成比一次圓筒混合機(jī)復(fù)雜，其軸向分為導(dǎo)料襯板段、直筋襯板段、逆流襯板段和逆流直筋襯板4 部分（圖4）：混合機(jī)筒體進(jìn)口2 m 導(dǎo)料襯板段，將混勻好的物料進(jìn)行揚(yáng)起、上拋，再次提升混勻質(zhì)量；然后依次進(jìn)入加強(qiáng)區(qū)（即直筋襯板段，長(zhǎng)5 m）、逆流襯板區(qū)（長(zhǎng)14 m），通過(guò)襯板立筋反向力作用，促進(jìn)混勻料生球造球過(guò)程，混合料中小球的逐漸成形；小球形成后逆流直筋襯板區(qū)（長(zhǎng)2 m），將生成小球進(jìn)行加強(qiáng)，防止倒運(yùn)過(guò)程中摔裂，最后由皮帶機(jī)倒運(yùn)到燒結(jié)機(jī)小礦槽內(nèi)。

圖4 二次混合機(jī)襯板

3 使用效果

3.1 混合機(jī)粘料問題得以解決

經(jīng)過(guò)一次混合機(jī)更換為柔性碳化鋯免維護(hù)陶瓷襯板，一次混合機(jī)內(nèi)部粘料問題得到根本性解決，料環(huán)現(xiàn)象沒再出現(xiàn)，現(xiàn)只有襯板提升條和揚(yáng)料板附近有輕微粘料。這種粘料不會(huì)給生產(chǎn)造成影響，反而會(huì)更好地保護(hù)襯板表面，防止快速磨損襯板表面。免維護(hù)襯板表面表面光滑、無(wú)磨損，預(yù)計(jì)使用壽命大于6 年。

3.2 改善混合機(jī)制粒效果

2021 年針對(duì)1#燒結(jié)機(jī)二次混合機(jī)襯板進(jìn)行更換，使混合機(jī)內(nèi)物料軌跡運(yùn)動(dòng)更加合理，厚度均勻，制粒效果提升明顯，特別是3～5 mm 粒級(jí)含量增加，為進(jìn)一步加強(qiáng)造球能力提供了條件。

3.3 使用和維護(hù)成本降低

（1）原一次圓筒混合機(jī)每次都進(jìn)行高壓清洗，每月一次檢修，每次花費(fèi)1.5 萬(wàn)元，現(xiàn)混合機(jī)襯板4 個(gè)月檢查清理，每年節(jié)約混合機(jī)清理費(fèi)用27 萬(wàn)元（12×2×1.5-3×2×1.5）。

表1 1#燒結(jié)機(jī)二次混合機(jī)出料口粒度對(duì)比 mm

（2）原尼龍襯板每套45 萬(wàn)元，使用壽命為2 年，襯板安裝費(fèi)用為25 萬(wàn)元/套；現(xiàn)場(chǎng)柔性碳化鋯免維護(hù)襯板每套55 萬(wàn)元，使用壽命為6 年，襯板安裝費(fèi)用為25 萬(wàn)元/套，每年節(jié)約襯板費(fèi)用為86.67 萬(wàn)元（（45+25）×4/2-（55+25）×4/6）。

混合機(jī)襯板每年節(jié)約直接費(fèi)用為113.67 萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

改造后的混合機(jī)襯板運(yùn)行情況良好，解決了混合機(jī)襯板不耐磨、粘料問題，使用一年后襯板無(wú)老化后翹曲、起鼓，緊固螺栓、角鋼脫落問題，延長(zhǎng)了襯板使用壽命，減輕了襯板維護(hù)的勞動(dòng)強(qiáng)度，不再頻繁清洗混合機(jī)筒體，提高生產(chǎn)效率，為提質(zhì)增效創(chuàng)造了有利條件。