攀 鋼 技 術(shù) 13 燒結(jié)二次混合機多速傳動系統(tǒng)應(yīng)用研究 鄭家樹，何木光，于天齊 （攀 鋼釩煉鐵廠） 摘 要 ： 通過對混合機制粒相關(guān)參數(shù)分析，找出了轉(zhuǎn)速對混合機制粒的影響；實施多速傳動，可以根據(jù)不同的混合料量水平，通過調(diào)速，使混合機的制粒效果達(dá)到較佳。 關(guān)鍵詞 ： 燒結(jié) ； 二次混合機；多速傳動；制粒 0 引言 在二次混合機的筒體尺寸、安裝傾角、加水方式、混合機內(nèi)襯板等參數(shù)確定后，確定適宜的混合機轉(zhuǎn)速，達(dá)到強化混合機的制粒效率、提高混合料成球率的效果，是強化燒結(jié)的措施之一。為此，攀鋼在 6#燒結(jié)機的二次混合機 安裝了多速傳動系統(tǒng)裝 置 ， 并 進(jìn)行了二次混合機轉(zhuǎn)速優(yōu)化試驗。 1 混合機制粒性能的技術(shù)分析 圓筒 混合機 內(nèi)料粒運動形態(tài) 與制粒性能分析 圓筒 混合機 內(nèi)料粒運動形態(tài) 診斷 圓筒制粒機內(nèi)料粒運動形態(tài)模式 見 圖 1。 圓筒制粒機內(nèi)物料運動形態(tài)分為：料?？恐屏C內(nèi)壁摩擦而上升運動的輸送區(qū)和料粒靠重力而向下滾流 的滾動區(qū) ， 料粒在滾動區(qū)內(nèi)制粒后進(jìn)入輸送區(qū)。因此，要分析制粒效果，必須求出料粒在滾動區(qū)內(nèi)的移動路程，即滾動距離。 圖 1 圓筒制粒機內(nèi)料粒運動形態(tài)模式 混合機的轉(zhuǎn)速決定著物料在圓筒內(nèi)的物料運動狀態(tài)，混合機 內(nèi)物料的運動狀態(tài)分為 3種 ： 滑動、滾動 、 翻動（翻動狀態(tài)包括瀑布式落下、拋射 墜 落等劇烈運動狀態(tài)）。 圓筒 混合機制粒性能參數(shù)診斷 在實驗室用圓筒混合機 對 攀鋼燒結(jié)混合料 進(jìn)行制粒模型 試 驗 ， 結(jié)果如圖 2 所示 【 1】 。 3 個區(qū)域交于M 點。根據(jù) M 點所對應(yīng)的弗勞德數(shù)和填充率，就可推算圓筒混合機合適的參數(shù)。 試 驗研究認(rèn)為 M 點的位 置 應(yīng) 在 填 充 率 為 13%16% ， 弗 勞 德 數(shù) 010地方。也就是說，在此參數(shù)范圍內(nèi)制粒效果較佳。 圖 2 弗勞德數(shù)與填充率的實驗?zāi)Ｐ完P(guān)系 適 宜的混 合機轉(zhuǎn)速 需 要考慮混合機的填充率，填充率是影響混合料混勻、制粒的一個重要參數(shù)。填充率過小時，產(chǎn)量低，且物料相互作用力小，對混勻制粒不利。填充率過大，在混合時間不變時，能提高產(chǎn)量，但由于 混勻 層增厚，物料運動受到限制，對混勻制粒也不利 【 2】 。 混合機制粒性能相關(guān)參數(shù)公式如下。 弗勞德準(zhǔn)數(shù)按 （ 1）式計算： （ 1） 式中 D 圓筒混合機直徑 ， m； 翻動 弗勞德數(shù) 103 0 2 4 6 8 10 12 填充率/%40 32 24 16 8 0 翻動 滾動 滑動 M 14 2009 年第 32 卷第 5 期 n 圓筒混合機轉(zhuǎn)速 ， r/ g 重力加速度 ， m/ 混合制粒時間按 (2)式計算 【 2】 ： 2） 式中 圓筒有效長度 ， m； 圓筒有效直徑 ， m； 混合機傾角 ， ； 混合料動安息角 ， 。 混合機填充率 按 （ 3） 式計算 【 2】 ： %m a x （ 3） 式中 混合料的容積密度 ， t/ Q 混合機料量， t/h。 混合機尺寸： 直徑 3 m，長 14 m， 安裝角度 混合料動安息角 37（注：實驗室檢測），混合料堆比重取 t/ 6#燒結(jié)機生產(chǎn)中混合機料量變化 369431 t/h，正常生產(chǎn)時 401 t/h。 調(diào)速情況下尤其是趕產(chǎn)量時，可以長時間上 46 kg/m 新料、 23 kg/m 的返礦，加上熱返礦和除塵灰，總料量可以達(dá)到 431 t/h。 因混合料從混合機進(jìn)口漏子至混合機筒體參與混合有 拋射距離，混合機出料口有 0.5 以混合機有效長度取 14 3 m； 檢測表明，由于現(xiàn)在的混合料粘性強，筒體 壁粘 料約 m，所以有效半徑取 m。 假設(shè)混合機轉(zhuǎn)速分別 為 6、 7、 7.5 r/表 1。 表 1 混合機制粒相關(guān)參數(shù)的理論計算 序號 轉(zhuǎn)速 / (r. 弗勞德準(zhǔn)數(shù)量 / 臨界轉(zhuǎn)速 / (r 理論適宜轉(zhuǎn)速 / (r 理論制粒時間 /s 填充率 /% (t 最大 最小 正常 1 6 069 22 069 05 7 069 90 069 77 論計算結(jié)果表明，混合機轉(zhuǎn)速在 6 7.5 r/著混合機轉(zhuǎn)速增加、混合機制粒時間縮短，當(dāng)混合機轉(zhuǎn)速達(dá)到 7.5 r/制粒時間低于 3 文獻(xiàn) 1表明 填充率為 13%16%，010有轉(zhuǎn)速為 7 r/ 7.5 r/而且如果燒結(jié)趕產(chǎn)量，料量長時間達(dá)到 46 kg/m 新料 +23 kg/m 返礦，那么混合機在 7.5 r/填充率達(dá)到 也就是說混合機轉(zhuǎn)速必須提高，以 達(dá)到最佳制粒效果。 混合料制粒性能測定 以混合料的平均粒度 于 3 級的增量和小于 1.0 級的減少量來評價其制粒效果。混合料的平均粒度由（ 4）式表示。 式中 粒料的平均粒徑， 粒料中 i 粒級的平均粒徑， 粒料中 i 粒級的質(zhì)量分?jǐn)?shù)， %。 混合料制粒效率 +3 的計算方法由（ 5）式表示， +3 值越大，表明制粒效果越好。 式中 合料中制粒前大于 3 %； 合料中制粒后大于 3 %。 2 二次混合機多速傳動系統(tǒng)裝置 6#燒結(jié)機 二 次混合機的慨況 攀鋼煉鐵廠 6#燒結(jié)機二次混合機于 2002 年大修改造后，燒結(jié)面積由 130 為 173.6 為煉鐵廠目前為止設(shè)計最先進(jìn)，燒結(jié)面積最大的燒結(jié)機，主要為新 3#高爐和 4#高爐供應(yīng)燒結(jié)礦。二次混合機筒體設(shè)計為直徑 3 m，長 14 m，減速機型號為動比為 心距為 1 615 0 01123 B 4） （ 5） 攀 鋼 技 術(shù) 15 機為 機功率為 250 著高爐高產(chǎn)對燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的要求，根據(jù)上料量的波動情況，如何提高混勻制粒效果及混合機造球效率，是比較迫切的問題。為此，采用 現(xiàn)二次混合機的多速傳動。 多速傳動裝置的結(jié)構(gòu)特點 星輪減速機是大功率電機驅(qū)動機械的調(diào)速傳動，采用雙功率流、合成運動、以小調(diào)大的傳動 原理，將機械調(diào)速技術(shù)與電機傳動技術(shù)有機結(jié)合而研發(fā)的一種高效節(jié)能型機電綜合調(diào)速通用設(shè)備。分別用大功率主電機和小功率調(diào)速電機驅(qū)動，大功率主電機不必直接調(diào)速，在不停機狀態(tài)下利用小功率調(diào)控電機的正反轉(zhuǎn)、停機制動等運行狀態(tài)與主電機傳動進(jìn)行功率和運動的分解或合成，即可使主機實現(xiàn)與工況相適應(yīng)的調(diào)速運行。主要特點是： （ 1）以小調(diào)大：通過控制低壓小功率電機旋向和轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)大功率電機驅(qū)動設(shè)備調(diào)速運行。 （ 2）雙向調(diào)速：根據(jù)現(xiàn)場實際工況和性能實現(xiàn)最合理的設(shè)備轉(zhuǎn)速，既可以使設(shè)備筒體轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速（ 7 r/,也可以低于額 定轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)雙向調(diào)速。 （ 3）具有慢速盤車功能。改變了以往的盤車方式，這種盤車方式可靠、簡單。 （ 4）高效節(jié)能。由行星傳動直接輸出，標(biāo)準(zhǔn)傳動效率在 95%以上，適用調(diào)速可節(jié)能 5%以上。 與 圓筒 混合機 常用調(diào)速方式性能相比，設(shè)備費用低，運行費用更低。在一定范圍設(shè)備轉(zhuǎn)速不受電機轉(zhuǎn)速的限制，實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩輸出。且產(chǎn)品采用硬齒面齒輪，調(diào)速核心部件傳動過程為多齒嚙合，齒輪在正常工況下可免修使用，使用壽命長 。 多速傳動裝置工作原理 通過大功率主電機和小功率調(diào)控驅(qū)動電機形成雙功率流。工作時大功率主電機始終按照工況需要單 方向不停地旋轉(zhuǎn)，利用小功率調(diào)控電機的正反轉(zhuǎn)、停機制動等運行狀態(tài)與主電機傳動進(jìn)行功率和運動的分解或合成。 當(dāng)調(diào)控電機分別處于正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動及主電機停止等狀態(tài)時，可與主電機進(jìn)行運動的分解與合成交換輸出四個特定轉(zhuǎn)速 相互關(guān)系是： h + 中 ， 設(shè)備最低工作轉(zhuǎn)速； 設(shè)備最高工作轉(zhuǎn)速； 中間工作轉(zhuǎn)速； 調(diào)控轉(zhuǎn)速。 工作時，主電機始終按工況需要單方向旋轉(zhuǎn)，完全靠改調(diào)控電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動達(dá)到設(shè)備調(diào)速的目的，可以使混合機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)三個轉(zhuǎn) 速。當(dāng)調(diào)控電機被制動時，主電機運轉(zhuǎn)可使筒體轉(zhuǎn)速為中間轉(zhuǎn)速。當(dāng)設(shè)備檢修時，主電機不允許運轉(zhuǎn)，可通過調(diào)速機上的手柄使主電機停電制動，這時，只允許調(diào)控電機轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，達(dá)到筒體慢速運轉(zhuǎn)的目的。 這種雙速調(diào)控電機實現(xiàn)的有級調(diào)速，可使混合機的筒體實現(xiàn) r/個工作轉(zhuǎn)速， 0.5 r/個慢速盤車檢修速度。當(dāng)調(diào)速電機被制動時，筒體的正常轉(zhuǎn)速為 7.0 r/以前的筒體運行速度一致。當(dāng)設(shè)備檢修時，主電機不允許運轉(zhuǎn)，通過星輪調(diào)速機上的止動機構(gòu)使主電機停電制動，這時 調(diào)速電機運轉(zhuǎn)，筒體速度為 r/ 3 應(yīng)用情況 此設(shè)備于 2007 年 4 月 16 日安裝到 6#燒結(jié)機二次混合機，至今設(shè)備狀況良好。系統(tǒng)自帶稀油潤滑系統(tǒng)，齒輪潤滑良好，接觸面未見磨損。系統(tǒng)五個轉(zhuǎn)速可由崗位人員轉(zhuǎn)換開關(guān)操作，操作簡單，檢修時使用盤車轉(zhuǎn)速，提高了檢修效率。 2008 年 2 月 10 日 3 月 21 日，分別進(jìn)行二次混合機轉(zhuǎn)速為 6、 7、 7.5 r/ 調(diào)速 工業(yè)試驗?；旌蠙C轉(zhuǎn)速能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)速功能，能更好地發(fā)揮混合機的制粒功能。當(dāng)一段時間內(nèi)燒結(jié)礦產(chǎn)量壓力小時，可以降低混合機轉(zhuǎn)速來提高混合機 填充率、延長制粒時間，強化混合料制粒，改善燒結(jié)礦質(zhì)量，比如選擇 7 r/燒結(jié)礦產(chǎn)量壓力大，如混合機維持 431 t/h 的料量，甚至 450 t/h 料量時，此時混合機填充率較高，就要求選擇較高的混合機轉(zhuǎn)速使混合機填充率控制在 13% 16%，達(dá)到較好的制粒效果，比如選擇 7、 7.5 r/ 在試驗期間，物料結(jié)構(gòu) 保持 穩(wěn)定 。 6#燒結(jié)機生產(chǎn)，物料搭配及冷返礦量固定， 新料 42 45 kg/m，通過加 減 新料來調(diào)整大礦槽料位，因此試驗具有很好的可比性。 混合料粒度組成 制粒效率 16 2009 年第 32 卷第 5 期 從表 2 可見， 二混后混合料的 混合機轉(zhuǎn)速 7 r/比 6r/大 7.5 r/制粒效率看，混合機轉(zhuǎn)速 7 r/r/高 比 高 混合機轉(zhuǎn)速 6 7 r/，混合機轉(zhuǎn)速提高制粒效率提高，轉(zhuǎn)速為 7.5 r/制粒效率反而降低。這表明應(yīng)該兼顧混合機弗勞德準(zhǔn)數(shù)與混合機填充率。當(dāng)混合機轉(zhuǎn)速為 7 r/，填充率偏低，但混合機轉(zhuǎn)速較快 ， 混合料能被帶到一定高度，運動方式以 “滾動 ”狀態(tài)為主，滾動距離較長 ， 制粒時間較長 ，故有利于提 高混合機的制粒效率。 表 2 二次混合機制粒效 果 轉(zhuǎn)速/(r 二混前混合料水分及粒度 混后混合料水分及粒度 制粒效率/% 水分 /% 粒度組成 /% 分 /% 粒度組成 /% 8 .5 .3 .5 .3 .1 0 0 40 0 20 0 10 0 5 .3 0.5 0.5 結(jié) 論 （ 1）二次混合機 實現(xiàn)有級調(diào)速運行， 使筒體獲得 r/個 工作轉(zhuǎn)速 和 r/個慢速盤 車檢修 轉(zhuǎn)速 。 具有 以小調(diào)大、雙向調(diào)速、高效節(jié)能、 傳動平穩(wěn)、可靠性 高、 維護(hù)操作方便、慢速盤車、設(shè)備投資及運行 費用 較 低 等特點。 （ 2） 隨著混合機轉(zhuǎn)速提高、混合機制粒效率提高，進(jìn)一步提高混合機轉(zhuǎn)速混合機制粒效率反而降低。對 6#燒結(jié)機二次混合機而言， 在一定上料水平（ 42 1） kg/m 下， 混合機轉(zhuǎn)速為 7 r/混合機制粒效率最 好 。 （ 3） 隨著混合機轉(zhuǎn)速提高、垂直燒結(jié)速度增加（機速