淺談燒結機配料皮帶秤精度的研究

朱佳利  劉二浩  徐永智  閆金龍

（河鋼股份有限公司承德分公司煉鐵事業部  河北  承德  067102）

摘  要：國內燒結機配料生產過程絕大多數采取配料圓盤與皮帶秤組成定量給料器成套使用，定量給料器依據不同配比要求實現自動配料的工藝。配料是燒結機生產的首道工序，同時又是重要的工序，這直接影響燒結礦物理和化學性能指標，優質燒結礦對高爐高產順產發揮重要作用。燒結礦配料使用的鐵料、燃料、白灰粉必須按照科學成分精確比例進行混合才能生產出優質的燒結礦。配料過程使用的皮帶秤是該環節的核心關鍵部件，是精準配料的基準。本文從國內皮帶秤使用狀況、精度不高、各種混料成分波動較大的實際情況出發，依據國內外相應標準對皮帶秤進行重新調整、校準、驗證，實現科學配比比例配料過程，提高燒結礦品位和堿度穩定率。

關鍵詞：配料；皮帶秤；精度；驗證

1 圓盤配料基本概況

1.1 提高圓盤配秤精度的作用

圓盤與皮帶秤組成的定量給料器在燒結機配料環節一般使用18-26套，每個圓盤分別裝入不同物料，容積在1200噸/套占大多數。圓盤之間距離在（0.6-1.0）米左右，鐵料使用10個倉，白灰使用5個倉，白煤和焦末使用3個倉、返礦使用1個倉，除塵灰使用1個倉。每種物料占用料倉數量上下浮動1-2個。如果這些料倉皮帶秤精度發生偏差，某個料倉皮帶秤偏高2%、某個料倉皮帶秤偏低2%，二者總體誤差4%以上，日供料按照500噸計算，兩個料倉之間每天相差20噸，多個料倉、如果一種物料的幾個倉一直偏高，而另一種物料的幾個倉一直偏低，兩者同時發生上下浮動最大偏差在150噸以上，足以改變燒結礦的質量。

燒結礦所用物料都是散狀物料，燒結機生產又是連續生產模式。物料配料不準情況長時間不易發現，造成的危害更大。導致燒結礦堿度和品位穩定率不高，轉鼓指數不高。這種現狀急需改變，直接影響工序成本和節能降耗指標。

研究表明：  

入爐礦品位每提高1%,煉鐵焦比下降1.5%,生鐵產量升高2.5%,噸鐵渣量減少30kg,允許高爐增噴15kg/t煤粉｡

燒結､球團轉鼓指數提高l%,可提高產量1.9%｡酸性燒結礦(CaO/SiO₂<l時)堿度提高0.1,可降低煉鐵焦比3%~3.5%｡

2 圓盤配料皮帶秤存在的問題

2.1 實物校準存在的困難

皮帶秤計量精度不高、稱量不準。按照國家標準和行業規程，皮帶秤在使用前必須經過校準。目前電子皮帶秤的校準有多種方法，如砝碼校秤、鏈碼校秤、模擬校秤等等，其中行業和國際公認的是實物校準電子皮帶秤。這種方法是其它方法無法替代的最準確的校準方式，同時受現場和物料等因素的制約也是最費時費力的方式。現在國內使用的工藝皮帶秤在設計上存在缺陷，在設計中幾乎沒有設計實物校準需要的專用校準斗，實物校準只能使用生產斗，生產斗下定量給料器上面的圓盤不可避免存在0.5-0.8噸的剩余物料，這些物料有時存在圓盤上，有時落到實物校準的標準物料中，造成實物校準過程中標準物料存在不標準情況，導致實物校準數據相差大，無法精準調整。

實物校驗皮帶秤根據國標要求：《JJG195-2002_連續累計自動衡器(皮帶秤)》和《JJG+560-1988懸臂式電子皮帶秤試行檢定規程》的相關規定， “校驗時秤的狀態要與平時使用狀態基本相同。”現在燒結機使用的原燃料在5-8種以上，皮帶秤使用量程在20噸/小時-240噸/小時范圍內，如果既要滿足料種又要滿足量程要求，改造專用校秤斗需要種10種以上規格，需要大量資金和施工周期，有的定量給料器空間小，根本沒有位置去增加專用校準斗。

2.2 皮帶秤使用基本情況

皮帶秤量程選取不科學。根據皮帶秤設計要求，生產過程使用量程是設計滿量程的20-80%是最精準的。冶金企業近二十年原料料種變化大，物料配比每小時300噸至20噸范圍變化，每個圓盤實際要求流量忽大忽小。近十年受國內環保治理要求，壓縮產能，往往造成大圓盤配加小料量情況。最小是其設計量程的3%，造成物料斷續生產，不可避免造成皮帶秤精度降低。

散狀物料存儲和圓盤配出物料生產缺少精度驗證方法。鐵料、白煤和焦末、白灰形狀和體積不規則，現場存放到底是多少噸、賬面顯示多少噸？實時生產過程消耗噸數？配料圓盤存有噸數？所有這些不夠精準，致使每種物料實際消耗與理論消耗存在很大差異。

3 提高配料皮帶秤精度的方法

3.1 實物校準皮帶秤的方法

從改變傳統操作流程入手，由原來先檢斤標準物料改變為后檢斤標準物料，由汽運檢斤衡檢定標準物料改為現場吊鉤秤檢定標準物料。此流程既保證每個圓盤的皮帶秤所用物料與實際生產一致，又能夠保證校準流量與實際生產流量十分接近。完全滿足國標對校秤物料料種和流量的要求。原實物校準采用裝載機裝料到翻斗車，翻斗車到檢斤衡進行檢重檢空確定標準物料重量倒入生產斗，在校準排料過程中每次生產斗下定量給料器上面的圓盤要存在0.5-0.8噸的剩余物料。這些物料隨機排走或停留，調整皮帶秤參數需要多次完成，甚至一個工作日也校準不了一臺秤。后在皮帶秤的前端研發三種規格移動校秤裝置，皮帶秤前部接標準物料，經過皮帶秤的物料完完全全進入移動校秤裝置內。完全解決物料存留問題和標準物料不標準的難題。進入移動校秤裝置的物料使用精度在0.1%以內的吊鉤秤稱量，快速得出標準物料與皮帶秤顯示物料的差值，進行參數調節。此操作流程短，省時省力省人工，移動校準裝置下的“反校準法”效率是傳統校準的8-10倍。這種方法需要使用1噸標準砝碼5個和20Kg標準砝碼6個對5噸吊鉤秤進行校準，數據溯源環節暫不贅述。

圖1 實物校準部分數據

3.2 技術改造皮帶秤

依據國際標準OIML R50和《JJG195-2002_連續累計自動衡器(皮帶秤)》、《JJG+560-1988懸臂式電子皮帶秤試行檢定規程》國標要求，電子皮帶秤準確，實際使用流量必須與之容量相匹配，增加電子皮帶秤減速機的速比，解決大圓盤配加小料量問題。按4%的流量計算，每小時按400噸/小時，每小時流量16噸，工藝秤皮帶帶速是0.6177米/秒，每小時運轉長度0.6177米/秒*3600秒=2223.72米。礦粉密度按照2.8噸/立方米，16噸礦粉體積5.68立方米。這些物料在皮帶機是薄薄的一層，皮帶秤傳感器感應的重量很小，靈敏度降低，造成計量不準。更換原來SA7速比是44的減速機為型號是SBD750P-B-060.I=222減速機，速比增加5倍。由16噸/小時變成100噸/小時。增加料層厚度，對傳感器作用的重量增加原來5倍。保證皮帶秤生產實際流量與設計量程匹配，保證小配比情況下物料不發生斷續現象。

由于皮帶秤稱重傳感器與落料點相距4.5米，皮帶秤增加速比后的速度是：(44/222)*0.6177米/秒=0.1224米/秒。從物料落料點到稱重傳感器需要時間是：4.5米/（0.1224米/秒）=36.7秒。剛開始落料，物料沒有經過稱重傳感器，該物料重量信號為零。調節的PID給定信號與檢測信號相差大，PID調節器“錯誤”的把配料圓盤轉速快速提高，此時實際輸出料量是給定料量很多，進過36.7秒時間大料量經過稱重傳感器，檢測信號與給定信號反饋給PID調節器，調節器又要快速發生作用，使圓盤轉速急速降低，此時實際流量幾乎為零，這樣反復發生，造成開始生產時物料大范圍波動，為此在設備啟動開始40秒（考慮機械延遲時間）時間按照設定值1.5倍料量的進行手動調節，在40秒后物料進入皮帶秤的傳感器上面，再進行自動調節。

圖2  PID手/自動切換環節PLC（部分）控制圖

低流量的生產工藝與電機驅動的安川G11變頻器不適應。變頻器設計頻率范圍最低5HZ，現場小料量往往低于5HZ運行，造成配料圓盤不能連續低速穩定運行。在變頻器多種啟動和運行曲線中，選取適應小配比的運行曲線，調整變頻器參數，使用過力矩調節和低頻運行的參數，調整每個時段的加減速時間和反應速度，滿足電動機及時驅動配料圓盤達到精準配料的目的。

圖3   變頻器部分參數的設定（部分）畫面

皮帶秤運行精度與其零點和參數密切相關，開發皮帶秤實時監控軟件，對皮帶秤運行10分鐘間隔上傳數據，對皮帶秤進行過程監控。

圖4  3線2#倉監控情況

4 皮帶秤精度提高的效果

2018燒結礦品位度穩定率比2017提高3.84，堿度穩定率提高4.431。按照入爐礦品位每提高1%,煉鐵焦比下降1.5%,生鐵產量升高2.5%,噸鐵渣量減少30kg,允許高爐增噴15kg/t煤粉｡創造可觀經濟效益。

5 結論

該項目立足生產實際，抓住燒結機配料過程的核心環節—皮帶秤。根據國內外使用現狀，采用最高標準校準皮帶秤，實施中研制新裝置、新工藝、高效實物校準皮帶秤。提高皮帶秤精度，使燒結機配料工藝更加精準，提高了燒結礦性能指標。