圓筒造球機

圓筒造球機是球團廠採用最早的造球設備。其構造與燒結廠用的圓筒混料機相似，圓筒內安裝與筒壁平行的刮刀，圓筒的前端安裝加水裝置。

基本介紹

• 中文名：圓筒造球機
• 外文名：balling drum
• 圓筒直徑：2.44~3.5m
• 長度：為直徑的2.5~3.5倍
• 圓周速度：0.35~1.35m/s

簡介

造球機是生產球團礦的關鍵設備，鋼、鐵的產量及質量與球團礦的產量、質量有著直接的關係，因此造球機運行的穩定性對於順利開展鋼鐵生產有著重要作用。但是造球機的工作狀況複雜，循環負荷很大，造球混合料在造球機滾筒內運動軌跡無規律，以及外載荷的變化，都是造成造球機故障的原因。正是這種複雜的情況，導致分析造球機故障的困難性。因此在研究造球機故障的過程中不僅要依靠先進的測量技術，積累豐富的故障診斷經驗也很重要。

圓筒造球機的結構與工作原理

造球是球團生產中一道重要工序，生球質量的好壞直接影響球團礦產質量。造球機用來將細磨精礦製成球團滿足高爐冶煉要求的設備，它將有色和黑色金屬礦粉製成球團，直接進爐冶煉。即：將準備好的原料，按一定比例經過配料、混勻，製成一定尺寸（9-16ram）的生球，然後乾燥、焙燒使其發生一系列的物理化學變化而硬化固結，其產品即為球團礦。

國外現有造球裝置主要有三種：圓盤造球機、圓錐造球機和圓筒造球機。美國各廠的圓筒造球機大多數是與相應規格（寬1.54米，長4.27米至寬2.44米、長4.88米）的振動篩配套使用。僅有少數廠（如思派爾廠）在試用輥篩，該廠認為輥篩維修量小，並可將水分較高的生球分出來，合格生球粒度為9.0-15.0毫米左右。圓筒的尺寸已經從六十年代的直徑2.74米、長9.14米增大到今天的直徑3.66米、長10.1米了。過去圓筒造球機多裝有往復式燕翅桿，為了減少維修，現在已改用固定的和旋轉的燕翅桿了。

圓筒造球機主要部件有筒體、齒輪副、減速器、電動機、托輥裝置、滾圈等。

圓筒造球機的主要傳動結構：電動機一減速箱一齒輪N-筒體一滾圈以及托輪。工作時，電動機通過減速箱將動力傳遞給小齒輪使其轉動，大齒輪則帶動和其固定在一起的筒體一起轉動，滾筒的重力通過滾圈由4個托輪來支撐。

球團廠圓筒造球機體重量為103.25t。簡體傾斜角度為7度，為2-5 r/min，處理量為708 t/h，造球機支撐形式為鋼輪支撐。圓筒造球機主要性能指標如下圖所示。

圓筒造球機的驅動系統安裝在圓筒一側。由傳動小齒輪與筒體上的大齒圈嚙合，驅動筒體轉動。造球帆工作時，皮帶機將一次混合後的物料輸入筒體入料端後，開啟懸吊在鋼絲繩上的兩根灑水管（鋼絲繩穿過筒體，分別固定在頭、尾支架上，每根灑水管有3~4個噴嘴）隨者簡體的旋轉，筒體內的物料沿圓周翻滾的同時沿軸向向前移動.灑水管按規定的比例，給物料加水，使其達到適宜的水分。經過反覆翻滾前移.物料在運行中完成了混勻、遣球和輸送。造球機在一次混合的基礎上，進一步混勻，加水並成球，為二次混合機提供適合的原料。為延長簡體的使用壽命，筒體內設有對板，襯板的材料為花紋尼龍板。

造球工序採用國際先進的鏈篦機——迴轉窯——環冷機生產工藝。造球系統共設定了6個造球系列，每個系列由稱量皮帶機、餵料皮帶機、圓筒造球機、排料皮帶機、輥式篩分機及若干條返料皮帶機組成，構成一個閉路循環系統。生球通過輥式篩分機分級，9-16mm為合格產品送至下道工序，小於9mm小球通過返料皮帶機送回本系列造球機重新造球（簡稱小循環），大於16mm大球經粉碎機打碎後，6個系列的返料匯集至一條返料皮帶機上，送至混合料緩衝槽再重新造球（簡稱大循環）。

圓筒造球機的各種故障情況

由於圓筒造球機滾筒的轉動是由開式齒輪副來傳遞，其載荷大，工作環境惡劣，工作時間長（24小時不間斷工作），極易出現各種故障引起異常振動。要想對機械故障做出準確診斷必須預先掌握各種故障的特徵，以下首先對幾種典型故障特徵進行分析。

齒輪故障引起的振動異常情況

在各種齒輪故障診斷方法中，以振動檢測為基礎的齒輪故障診斷方法具有測量簡便、實時性強等優點。通過測量齒輪運行過程中所產生的振動信號，作為故障診斷的重要信息來源，是一種理想的齒輪傳動狀態的線上運行監測手段。

振動檢測和故障診斷的關鍵是怎樣從複雜的振動信號中提取和分離與齒輪故障特徵有關的微弱信息。目前研究和套用的振動檢測與故障診斷的方法可以分為以下幾類：時域法、頻域法、倒頻譜分析、包絡分析以及小波分析方法等舊。傅立葉時域分析，即直接對振動時域信號的時間歷程進行分析，特別是當信號中含有諧波信號、周期信號或短脈衝信號時更為有效。直接觀察時域波形可以看出周期、諧波和脈衝等，利用波形分析可直接識別共振現象和拍頻現象。在狀態監測和故障診斷的過程中，我們常常會直接利用振動時域信號進行分析並給出結果，這是最簡單且最直接的方法，特別是當信號中明顯含有簡諧成分、周期成分或瞬時脈衝成分時更為有效。振動時域波形是一條時間歷程的波動曲線，根據測量所用感測器類型的不同，曲線的幅值可代表位移、速度或加速度川。

傅立葉頻域分析分析法的原理是，機器振動信號大都是多種激勵信號合成的複雜信號，可以分解為一系列諧波分量（頻率成分），對於線性系統，各諧波分量代表著相應頻率激勵力，對應著系統的某些特徵頻率。對振動信號進行傅立葉變換可以分析和計算出振動能量在頻率軸上的分布，通過對振動能量集中的頻率分析可以判斷故障起因。頻譜分析是在頻域中對原信號分布情況的描述，通常能夠提供比時域波形更加直觀的特徵信息。因此頻譜（包括功率譜和幅值譜等）被廣泛用作故障診斷的依據。

簡體變形引起的振動異常情況

圓筒造球機屬於重載機械，長期的運行會造成滾筒的變形，也會引起振動。此時造球機的托輪和筒體之間相當於一個凸輪結構。

軸承故障引起的振動異常情況

在實際工作中常常運用類比法進行齒輪故障簡易診斷，如圖所示，G1，G2分別表示單級增速齒輪箱的兩個齒輪，①、②、③、④表示其4個軸承。在4個軸承座上分別用加速度感測器測量其振動均方根值，並畫出柱狀圖。

如圖（a）所示，4個軸承的振動值差異很小，且均在允許範圍內，表示齒輪、各軸承均正常；如圖（b）所示，若4個軸承中某一個振動值明顯高於其他三個，則表明該軸承可能出現了故障。如圖（c）所示，若4個軸承的振動值差異很小，且均已超標，則表明齒輪出現了異常。

圓筒造球機在萊鋼燒結系統中的套用

提高燒結礦產量的途徑，一是增加燒結機設備，二是提高原燒結機的產量。因受場地及資金的限制，在不增加燒結機設備的情況下，只能通過提高燒結機的產量來實現。即對原燒結工藝系統進行改造，在一次混合機與二次混合機之間增加一台圓筒造球機來實現強化制粒，以減少返礦。這樣就可以提高燒結礦的成結率，改善料層的透氣性，增加燒結台車上的鋪料厚度，即提高燒結礦的強度和產量。

新燒結工藝的生產特點：原帶式燒結機系統中，一次、二次混合機的混合時間短，混合料中大於3mm的小球數量為55% ，燒結台車上粉料多，透氣性差，料層燃燒阻力大，燒結風機能力不足。同時，燒結礦質量差，強度低，碎礦多，返礦多，局部過燒，氧化亞鐵含量高。

返礦多導致原料入爐利用率低，倒礦、篩礦費用增加，而且危害燒結過程。因返礦是已經燒結過的熟料，無粘接作用，配比過高，導致燒結礦成結率降低，返礦和除塵灰增多，形成惡性循環。由於採用了外滾焦粉工藝，使燃燒動力學條件得到改善，在固體燃燒微量增加的情況下，產量提高16%左右，實現低碳厚料層燒結。燒結生產強度提高，返礦量降低，同時減少了由於過燒產生的FeO含量，改善了燒結礦質量。