对辊压球机在转底炉工艺的应用

对辊压球机在转底炉工艺的应用
0前言
在钢铁工业飞速发展的过程中，由于传统的高炉炼铁方式投资大、能耗高、流程长、污染严重等因素的影响，各种非高炉炼铁工艺成了世界各国研究的重点，其中的转底炉直接还原工艺在各国受到了极大的关注。

我国在二十世纪九十年代初期开始对转底炉技术进行研究，尤其在近几年一直备受青睐，陆续建设了多条转底炉工业化示范项目。

目前转底炉直接还原工艺基本可分为两类：一是以回收冶金废弃物为原料，如高转炉瓦斯灰、轧钢氧化铁皮、钒钛磁铁矿综合利用等；二是以铁精粉为原料，直接还原成珠铁，这种工艺方法已有多次的实验成果，虽然国外曾经报道过建设商业规模工厂，但在我国还没有工业示范项目；这种工艺方法属于正在发展中的先进技术。

目前我国建成并能连续运转的江苏沙钢集团30万吨转底炉、四川龙莽集团7万吨转底炉、四川攀枝花钢铁公司10万吨转底炉、马鞍山钢铁股份有限公司20万吨转底炉等工艺线是属于第一种类型，得到国内相关专家的鉴定及认可。

对辊压球机在这些工艺线上起到了重要作用，为整条线的顺利运转提供了有利条件。

1对辊压球机起源
对辊压球机是发展较早、应用最多的压团法设备。

在冶金行业造块方法可分为3类：烧结、球团和压团。

压团时一般需配入一定数量的黏结剂，其适用的粒度范围比较宽，且过程简单，其产品团块可直接使用或者经过热处理后再使用。

团块的冶金性能良好，但加工成本较高。

同时与需要造块的铁精矿或粉矿的巨大数量相比，压团设备的生产能力有限。

所以，铁矿石压团法未能在钢铁工业中得到发展。

然而在有色金属火法冶炼中，常采用烧结法和压团法。

在粉煤成型中，压团法仍是唯一的造块法。

冶金工业部于1992年3月批准了YB/T 019—1992对辊式高压粉矿压块机标准，这充分说明此种设备应用比较多而且很受关注，同时该标准的制定为设备的设计和选型提供了统一参考依据。

在转底炉工艺路线里，原料的成型设备有圆盘造球机、对辊压球机两种。

其中圆盘造球机在设备成本与生产技术上相对比较成熟，但是生产的球团含水量高，后续烘干工艺要消耗很大的能量，一般使用膨润土做粘结剂，直接还原后膨润土成分大部分留在直接还原球团中，降低产品品质；同时圆盘造球机使用原料范围窄，产量低。

对辊压球机的设备造价与维护成本稍高，但制球过程中可选用有机粘结剂，且有机粘结剂在燃烧过程中可以提供部分热量，燃烧产物少，不会影响到直接还原后产品品质。

近几年来国内各大钢铁企业先后兴建了转底炉直接还原铁项目，如马钢、沙钢、莱钢、
日钢、荣钢、攀钢、龙莽等，在这几个项目中，仅马钢的造球方法是采用圆盘造球机，其余各生产线上的成球方法都是采用对辊压球机，也称高压压球机。

对辊压球机在这里得到应用的原因之一是各个项目的产能都不高，正好能体现出自身的优势。

2对辊压球机的分类及原理
对辊压球机因其应用物料的特性、用途及压力大小不同，分为低压压球机、中压压球机、高压压球机。

至于三者的压力界定目前还没有统一的标准，一般都以线压力（成形压力通常以总压力除以辊皮宽度表示，称之为线压力［1］）的大小进行区分。

目前在转底炉工艺上应用的均为高压压球机。

对辊压球机主要靠两个相向转动的辊轮，使流入两辊间隙的混合料受压成型［2］（见图1）。

其中一个为定辊，另一个为可以前后水平移动的动辊，压力加在动辊两端的轴承座上。

高、中、低压压球机的不同，主要是加压方式和传动机构上的区别。

低压压球机一般采用弹簧加压，而中压和高压压球机则采用高压油缸加压。

两辊辊面上可开出型槽，型槽数目和大小根据需要设计，其产品可为卵型、枕型或椭圆型［2］。

图1 对辊压球机成型原理图
高压压球机主要由预压装置、压球机主体、油压支承系统形成一个机组，见图2。

图2 高压压球机示意图
1.传动装置
2.联轴器
3.压辊
4.预压装置
5.进料口
6.支承油缸
7.机架
预压装置由2部分组成，一是调速电机、联轴器、减速机等传动部分；二是单头或双头螺旋及加料嘴构成的预压装置。

其作用是将细粉状物料进行预压缩、脱气、保证供料压力，提高物料容重。

对于不同品种、粒度的粉料，所需的最佳供料容积（或转速）不相同，因此要求预压传动装置是可以调速的［1］
压球机主体由两个相对旋转的带有半槽的压辊、电动机、联轴器、减速机、双出轴联轴器、机架构成。

两个压辊一个是固定的，另一个是可移动的，目的是确保压球过程保持恒压，当有硬物进入时可起安全保护作用。

双出轴联轴器必须具有挠性，才能适应压辊移动的需求。

电动机最好选用变频调速电机，以便根据物料特性需要调整辊子的转速。

因转速过快会出现半球增多，降低成球率和成球质量。

油压支承系统主要由油箱、油泵、电动机、液压阀门和油缸组成。

影响成型机作业效率的关键部件是压球辊子，压球轧辊的毛坯分为：整体锻造和铸造的，铸造的密度小，结构粗糙，但是比较经济。

锻造而成的密度大，结构紧密，耐磨性号，寿命长，球槽加工工艺性好，合适物料种类多，而且运行可靠，大多用于中高压的大型成型机，但是成本高。

3、能力计算［1］
高压压球机一般计算压球机的通过量，若计算压球机的球坯产量，则将通过量乘以成球率φ。

压球机通过量计算见公式(1)、(2)：
Q V=60iVn×10-6 (1)
Q w=60iVnγ×10-6 (2)
式中Q V—单位时间容积通过量，m3/h；
Q w—单位时间质量通过量，t/h；
i— 一个压辊上的槽数；
V— 每个球坯的容积，cm3；
n— 压辊每分钟转数，r/min；
γ— 单个球坯的容重，g/cm3。

成球率计算如下：
成球率φ=单位时间筛上合格球质量/单位时间总通过量×100%
3对辊压球机应用
因对辊压球机具有成球率高、消耗功率小、结构紧凑、便于检修调试等优点，近几年在转底炉工艺上成为了主要工序之一。

另外对辊压球机一直被用来压制煤粉、铁粉、焦煤、铝粉、铁屑、氧化铁皮、碳粉、矿渣、石膏、尾矿、污泥、高岭土、活性炭、焦末等各种粉末、粉料、废料、废渣，广泛应用于耐火材料、电厂、冶金、化工、能源、运输、供暖等行业。

经对辊压球机制作成型后的物料，节能环保，便于运输，提高了对废料的利用率，具有良好的经济效益和社会效益。

[参考文献]
[1]曹希成.钢铁企业机电设备设计安装与检修维护手册[M].北京：北京冶金出版社，2007.
[2]李健.现代烧结生产技术工艺流程、设备选型计算与烧结效率实用手册[M].北京：当代中国音像出版社，2005.。