CN104749065A - 一种球团表面脱落性的检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种球团表面脱落性的检测装置及方法，属于高炉球团检测设备和方法技术领域，用于对预热球团表面脱落性进行检测，其技术方案是：它的检测装置包括竖式加热炉、球团预热管、预热管升降装置、滚筒和滚筒驱动装置。它的检测方法是将生球放入竖式加热炉内进行干燥预热，然后将预热球团放入滚筒内滚动，对滚筒内的矿物进行筛分、称量，并计算球团脱落性指数。本发明可以定量预测球团表面脱落对回转窑工况的影响程度，可提前采取措施改善球团质量，减小对后道工序的不利影响。本发明操作简单、参数调节灵活、模拟性强，为实现资源的合理利用、提高球团矿质量提供了一种新的检测装置和方法，减小了链篦机-回转窑生产过程中的盲区，具有显著的经济效益。

Description

一种球团表面脱落性的检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种对预热高炉球团表面脱落性进行检测的设备及检测方法，属于高炉球团检测设备和方法技术领域。

背景技术

球团矿是高炉生产中的主要含铁原料之一，与烧结矿相比，球团矿具有粒度小而均匀的特点，更有利于改善高炉上部料层的透气性，使料层分布更趋于均匀合理；另外，与烧结矿相比，球团矿还具有形状规则、比表面积大、品位高，堆比重大、还原度高、热强度好、煤气利用好，间接还原发展等优势，是一种较为理想的冶金炉料。

球团生产工艺要求铁精粉的品位高、粒度细，易于造球，但是目前的矿产资源状况却令存在诸多问题，如造球用铁矿粉品种杂、矿点多、粒度均匀性变差、品位降低、SiO₂含量增加等等，因此在实际生产中造成球团矿质量波动的现象不断增加，严重影响了生产的稳定顺行，主要表现在以下两个方面：

一是球团的生球爆裂性能差。在链篦机阶段干燥预热时，球团完整性受到破坏，料层透气性变差，进入窑内不仅破坏窑内气氛，而且造成成品球率降低。影响球团爆裂的主要因素有：粘结剂、造球参数、润磨或辊磨、原料性质等。

二是球团表面磨损脱落。球团由链篦机进入回转窑，并在窑内滚动过程中，球与球、球与窑壁之间滚动摩擦会造成球团表面矿粉脱落，也是造成回转窑结圈、窑内气氛变差的主要原因，对生产的正常运转及球团的质量稳定不利。

目前，生产中对生球的爆裂性能可以通过改变工艺参数加以控制，由于爆裂性能是一种静态反映生球热稳定性的指标，其对生产的影响可以直接在链篦机透气性及烟气含尘量表现出来，从而可以提前加以纠正。国内外早有检测球团爆裂性能的方法及装置。而实际生产中由于球团表面脱落对生产的影响程度还无法定量把握，国内外也没有评价该性能的资料，因此有必要研发出适合检测球团表面脱落的方法及装置，便于提前掌握矿粉结构发生改变后由于球团表面的摩擦脱落而对生产的影响程度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种球团表面脱落性的检测装置及方法，这种方法及装置不仅能够模拟生球的预热过程，而且能够模拟球团在滚动过程中的磨损状况，有效对球团表面脱落程度进行定量评价。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种球团表面脱落性的检测装置，它包括竖式加热炉、球团预热管、预热管升降装置、滚筒、滚筒电机、蜗轮减速机、滚筒控制柜，竖式加热炉由刚玉加热管、硅碳棒、保温外壳、预热管支承座、炉温热电偶和料温热电偶组成，刚玉加热管位于竖式加热炉的中央，刚玉加热管底部有预热管支承座，刚玉加热管外环绕有硅碳棒和保温外壳，炉温热电偶和料温热电偶分别插在炉壁和刚玉加热管内，球团预热管放置在刚玉加热管的预热管支承座上，预热管升降装置与球团预热管相连接，滚筒电机通过蜗轮减速机与滚筒相连接，滚筒控制柜与滚筒电机相连接。

上述球团表面脱落性的检测装置，所述球团预热管为耐高温不锈钢管，球团预热管的高度为180-250mm，内径为40-70mm，壁厚为3mm，底部分布有Φ3mm的小孔。

上述球团表面脱落性的检测装置，所述预热管升降装置由固定架、电机、减速器、滑轮、钢丝绳、挂钩成，电机安装在固定架底部，钢丝绳一端连接固定挂钩，挂钩与球团预热管上端的预热管提手相对，钢丝绳的另一端连接减速器，减速器与电机相连接。

上述球团表面脱落性的检测装置，所述滚筒为钢制圆筒，滚筒水平放置，滚筒的一个端面开口，开口处有滚筒端盖，滚筒端盖由螺栓固定架和螺栓固定，滚筒内壁覆有涂层。

一种使用上述球团表面脱落性的检测装置的检测方法，它采用以下步骤进行：

A、生球准备：取粒级为9～16mm的生球备用；

B、生球干燥预热：称取一定量的生球放入专用球团预热管，通过预热管升降装置将球团预热管放入竖式加热炉的刚玉加热管中，开启竖式加热炉，按照规定的升温制度进行干燥和预热，球团达到预热的温度和时间后，预热升降装置将球团预热管提升出竖式加热炉，进行自然冷却，冷却后的球团为制备合格的预热球；

C、预热球脱落性试验：将适量预热球放入滚筒内，盖上滚筒端盖，滚筒控制柜启动滚筒电机，滚筒电机通过蜗轮减速器带动滚筒转动，对球团表面进行脱落性试验；

D、脱落性指数测定：在C步骤结束后，用3mm的圆孔筛对滚筒内的矿物进行筛分，并对筛上物进行称量，并计算球团脱落性指数，球团脱落性指数的计算公式如下：

K=(W-M)÷W×100%；其中K—球团脱落性指数，W—预热球总重，M—3mm圆孔筛上的重量。

上述使用上述球团表面脱落性的检测装置的检测方法，所述B步骤中，球团预热管内的生球高度模拟链篦机料层高度为200mm，竖式加热炉的升温制度为：控制升温速度为13℃/min，到700℃恒温15分钟，取出竖式加热炉后自然冷却。

上述使用上述球团表面脱落性的检测装置的检测方法，所述C步骤中，取外型完整的预热球500g±1粒装入滚筒，预热球团在滚筒中的填充率为8%，滚筒转数为100转，转速为30转/分钟。

本发明有益效果：

本发明是针对链篦机-回转窑生产过程中，由于球团滚动摩擦造成球团表面脱落的矿粉对回转窑工况的影响程度无法定量评价而设计的一种球团表面脱落性的检测装置和检测方法。这种检测装置和检测方法通过模拟生球在干燥预热过程中的工艺参数，对预热球团进行表面脱落性指数测定，从而可定量预测该工艺条件下由于球团表面脱落对回转窑工况的影响程度，可提前采取措施改善球团质量，减小对后道工序的不利影响。

本发明的这种检测装置及方法操作简单、参数调节灵活、模拟性强，尤其在当前优质铁矿资源紧缺条件下，为实现资源的合理利用、提高球团矿质量、确保生产的稳定顺行提供了一种新的检测装置和方法，减小了链篦机-回转窑生产过程中的盲区，对促进钢铁企业的可持续发展和提高经济效益有积极和显著的作用，具有很强的推广和应用价值。

附图说明

图1是本发明的球团干燥预热装置示意图；

图2是球团预热管的结构示意图；

图3是图2的B-B剖视图；

图4是本发明的球团表面脱落性指数检测装置示意图；

图5是滚筒的结构示意图；

图6是图5的侧视图；

图7是滚筒端盖示意图。

图中标记如下：加热炉控制柜1、竖式加热炉2、预热管升降装置3、球团预热管4、炉温热电偶5、料温热电偶6、预热管支承座7、硅碳棒8、保温外壳9、刚玉加热管10、预热管提手11、滚筒控制柜12、滚筒电机13、蜗轮减速机14、滚筒15、螺栓16、滚筒端盖17。

具体实施方式

本发明的球团表面脱落性的检测装置包括球团干燥预热装置和球团表面脱落性指数检测装置两部分。

本发明的球团干燥预热装置由加热炉控制柜1、竖式加热炉2、预热管升降装置3、球团预热管4组成。

图1显示，竖式加热炉2由刚玉加热管10、硅碳棒8、保温外壳9、预热管支承座7、炉温热电偶5和料温热电偶6组成。

刚玉加热管10位于竖式加热炉2的中央，刚玉加热管10外环绕有硅碳棒8和保温外壳9，硅碳棒8起加热升温作用。刚玉加热管10底部有预热管支承座7，以确保球团预热管4放置平稳，球团预热管4放置在刚玉加热管10的预热管支承座7上。炉温热电偶5和料温热电偶6分别插在炉壁和刚玉加热管10内，用来测量试验时球团预热管4所在位置的炉温和球团预热管4内的料温。

图1显示，预热管升降装置3用于将球团预热管4放入和提出竖式加热炉10。预热管升降装置3由固定架、电机、减速器、滑轮、钢丝绳、挂钩成，电机安装在固定架底部，钢丝绳一端连接固定挂钩，挂钩与球团预热管4上端的预热管提手11相对，钢丝绳的另一端连接减速器，减速器与电机相连接。

图2、3显示，球团预热管4为耐高温不锈钢管，球团预热管4的高度为180-250mm，内径为40-70mm，壁厚为3mm，底部分布有Φ3mm的小孔，上部有预热管提手11。预热管升降装置3的钢丝绳挂钩通过预热管提手11将球团预热管4放入和提出竖式加热炉10。

本发明的一个实施例的球团预热管4的高度为200mm，内径为50mm，壁厚为3mm，可容纳650克左右的合格球团，保证预热球抗压强度和表面脱落指数检测所需球团量。

本发明的球团表面脱落性指数检测装置由滚筒15、滚筒电机13、蜗轮减速机14、滚筒控制柜12组成。

图4、5、6、7显示，滚筒15为钢制圆筒，滚筒15水平放置，滚筒15的一个端面开口，开口处有滚筒端盖17，滚筒端盖17由螺栓固定架和螺栓16固定。本发明的一个实施例的滚筒15长210mm，内径为142mm，壁厚为4mm。

图4显示，滚筒电机13通过蜗轮减速机14与滚筒15相连接，滚筒控制柜12与滚筒电机13相连接。滚筒控制柜12用来控制滚筒15转数，可以提前设定，到设定转数后自动停止。蜗轮减速机14是用来带动滚筒15，以规定的转速转动，在此转速下能使球团在滚筒15内滚动时提升到一定的高度，并保持滚动的运动状态。

滚筒15内壁覆有涂层，确保滚筒15在设定转速下转动时，球团能够带起到一定高度，并以滚动的运动方式落下。

本发明使用上述球团表面脱落性的检测装置的检测方法如下：

步骤一：生球准备

取司家营、智利、混合料三种精粉，按照不同条件制成生球，其配比结构见表1。用9mm和16mm的圆孔筛进行筛分，保留9～16mm粒级生球备用。同时，为了进行对比，在球团车间造球盘中取适量成品生球进行脱落性指数测定。

表1 六组球团原料结构

步骤二：生球干燥预热试验

用电子天平称取步骤一中留用的成品生球650克，装入球团预热管4中，用预热管升降装置3将球团预热管4放入竖式加热炉2内开始升温，升温制度为每分钟13℃，升到700℃恒温15分钟，再用预热管升降装置3将球团预热管4提出，让其自然冷却。按照相同的步骤完成七种生球的干燥和预热。

步骤三：预热球脱落性试验

分别称取步骤二的预热球团500g±1粒，装入专用滚筒15中，转数设定为100转，用螺栓16拧紧滚筒端盖17，打开滚筒控制柜12电源，启动滚筒15，按设计的转速和转数进行试验，待试验完成后，取出试验用料，用3mm的圆孔筛筛分，称取筛上的重量。

步骤四：依据公式计算表面脱落性指数

计算公式如下：

K=(W-M)÷W×100；其中K—表面脱落性指数，W—预热球总重，M—3mm圆孔筛上的重量。

球团表面脱落性指数检测结果见表2。

表2 球团表面脱落指数检测数据表

效果分析：表2为司家营、智利粉和混匀料六种结构的球团，经过上述三个步骤后检测的试验结果。上述6种生球是在相同条件下制成的，只是水分和膨润土的配比不同：其中司家营1、智利粉1和混匀料1的造球工艺条件为水分9.0%，膨润土配比为2.0%；司家营2、智利粉2和混匀料2的造球工艺条件为水分9.5%，膨润土配比为2. 5%，混匀料2的方案与现场球团工艺条件接近。由表2可知，单种精粉相比，司家营精粉造球，其脱落程度较高，对球团生产会产生较大不利影响；而智利精粉成球后，其脱落性指标良好，对生产造成的影响较小；而实际生产中，随着司家营配比的增加，窑内气氛变差，回转窑结圈也趋于严重，因此，生产中应当严格控制司家营的配比，这与检测结果相符。混匀料1球团脱落性指数较差，通过将膨润土配比增加到2.5%后，其脱落性指数降低了3.5%，由此可知，对于混匀料的结构可以通过适当增加膨润土含量来降低球团表面的脱落程度。同时，现场生产的球团经表面脱落指数检测与混匀料2检测结果相近，证明此方法应用于现场球团脱落性指数的测定是有效的。

综上所述，预热球团表面脱落指数检测方法及装置对检测球团表面矿粉脱落程度是行之有效的方法，对球团用料及配料优化能起到积极地指导作用，减小了链篦机-回转窑生产工序中的盲区。

Claims (7)

1.一种球团表面脱落性的检测装置，其特征在于：它包括竖式加热炉（2）、球团预热管（4）、预热管升降装置（3）、滚筒（15）、滚筒电机（13）、蜗轮减速机（14）、滚筒控制柜（12），竖式加热炉（2）由刚玉加热管（10）、硅碳棒（8）、保温外壳（9）、预热管支承座（7）、炉温热电偶（5）和料温热电偶（6）组成，刚玉加热管（10）位于竖式加热炉（2）的中央，刚玉加热管（10）底部有预热管支承座（7），刚玉加热管（10）外环绕有硅碳棒（8）和保温外壳（9），炉温热电偶（5）和料温热电偶（6）分别插在炉壁和刚玉加热管（10）内，球团预热管（4）放置在刚玉加热管（10）的预热管支承座（7）上，预热管升降装置（3）与球团预热管（4）相连接，滚筒电机（13）通过蜗轮减速机（14）与滚筒（15）相连接，滚筒控制柜（12）与滚筒电机（13）相连接。

2.根据权利要求1所述的球团表面脱落性的检测装置，其特征在于：所述球团预热管（4）为耐高温不锈钢管，球团预热管（4）的高度为180-250mm，内径为40-70mm，壁厚为3mm，底部分布有Φ3mm的小孔。

3.根据权利要求2所述的球团表面脱落性的检测装置，其特征在于：所述预热管升降装置（3）由固定架、电机、减速器、滑轮、钢丝绳、挂钩成，电机安装在固定架底部，钢丝绳一端连接固定挂钩，挂钩与球团预热管（4）上端的预热管提手（11）相对，钢丝绳的另一端连接减速器，减速器与电机相连接。

4.根据权利要求3所述的球团表面脱落性的检测装置，其特征在于：所述滚筒（15）为钢制圆筒，滚筒（15）水平放置，滚筒（15）的一个端面开口，开口处有滚筒端盖（17），滚筒端盖（17）由螺栓固定架和螺栓（16）固定，滚筒（15）内壁覆有涂层。

5.一种使用上述球团表面脱落性的检测装置的检测方法，其特征在于：它采用以下步骤进行：

A、生球准备：取粒级为9～16mm的生球备用；

B、生球干燥预热：称取一定量的生球放入专用球团预热管（4），通过预热管升降装置（3）将球团预热管（4）放入竖式加热炉（2）的刚玉加热管（10）中，开启竖式加热炉（2），按照规定的升温制度进行干燥和预热，球团达到预热的温度和时间后，预热升降装置（3）将球团预热管（4）提升出竖式加热炉（2），进行自然冷却，冷却后的球团为制备合格的预热球；

C、预热球脱落性试验：将适量预热球放入滚筒（15）内，盖上滚筒端盖（17），滚筒控制柜（12）启动滚筒电机（13），滚筒电机（13）通过蜗轮减速器（14）带动滚筒（15）转动，对球团表面进行脱落性试验；

D、脱落性指数测定：在C步骤结束后，用3mm的圆孔筛对滚筒（15）内的矿物进行筛分，并对筛上物进行称量，并计算球团脱落性指数，球团脱落性指数的计算公式如下：

K=(W-M)÷W×100%；其中K—球团脱落性指数，W—预热球总重，M—3mm圆孔筛上的重量。

6.根据权利要求5所述的使用上述球团表面脱落性的检测装置的检测方法，其特征在于：所述B步骤中，球团预热管（4）内的生球高度模拟链篦机料层高度为200mm，竖式加热炉（2）的升温制度为：控制升温速度为13℃/min，到700℃恒温15分钟，取出竖式加热炉（2）后自然冷却。

7.根据权利要求6所述的使用上述球团表面脱落性的检测装置的检测方法，其特征在于：所述C步骤中，取外型完整的预热球500g±1粒装入滚筒（15），预热球团在滚筒（15）中的填充率为8%，滚筒（15）转数为100转，转速为30转/分钟。