浅谈烧结机配料皮带秤精度的研究

浅谈烧结机配料皮带秤精度的研究

朱佳利  刘二浩  徐永智  闫金龙

（河钢股份有限公司承德分公司炼铁事业部  河北  承德  067102）

摘  要：国内烧结机配料生产过程绝大多数采取配料圆盘与皮带秤组成定量给料器成套使用，定量给料器依据不同配比要求实现自动配料的工艺。配料是烧结机生产的首道工序，同时又是重要的工序，这直接影响烧结矿物理和化学性能指标，优质烧结矿对高炉高产顺产发挥重要作用。烧结矿配料使用的铁料、燃料、白灰粉必须按照科学成分精确比例进行混合才能生产出优质的烧结矿。配料过程使用的皮带秤是该环节的核心关键部件，是精准配料的基准。本文从国内皮带秤使用状况、精度不高、各种混料成分波动较大的实际情况出发，依据国内外相应标准对皮带秤进行重新调整、校准、验证，实现科学配比比例配料过程，提高烧结矿品位和碱度稳定率。

关键词：配料；皮带秤；精度；验证

1 圆盘配料基本概况

1.1 提高圆盘配秤精度的作用

圆盘与皮带秤组成的定量给料器在烧结机配料环节一般使用18-26套，每个圆盘分别装入不同物料，容积在1200吨/套占大多数。圆盘之间距离在（0.6-1.0）米左右，铁料使用10个仓，白灰使用5个仓，白煤和焦末使用3个仓、返矿使用1个仓，除尘灰使用1个仓。每种物料占用料仓数量上下浮动1-2个。如果这些料仓皮带秤精度发生偏差，某个料仓皮带秤偏高2%、某个料仓皮带秤偏低2%，二者总体误差4%以上，日供料按照500吨计算，两个料仓之间每天相差20吨，多个料仓、如果一种物料的几个仓一直偏高，而另一种物料的几个仓一直偏低，两者同时发生上下浮动最大偏差在150吨以上，足以改变烧结矿的质量。

烧结矿所用物料都是散状物料，烧结机生产又是连续生产模式。物料配料不准情况长时间不易发现，造成的危害更大。导致烧结矿碱度和品位稳定率不高，转鼓指数不高。这种现状急需改变，直接影响工序成本和节能降耗指标。

研究表明：  

入炉矿品位每提高1%,炼铁焦比下降1.5%,生铁产量升高2.5%,吨铁渣量减少30kg,允许高炉增喷15kg/t煤粉｡

烧结､球团转鼓指数提高l%,可提高产量1.9%｡酸性烧结矿(CaO/SiO₂<l时)碱度提高0.1,可降低炼铁焦比3%~3.5%｡

2 圆盘配料皮带秤存在的问题

2.1 实物校准存在的困难

皮带秤计量精度不高、称量不准。按照国家标准和行业规程，皮带秤在使用前必须经过校准。目前电子皮带秤的校准有多种方法，如砝码校秤、链码校秤、模拟校秤等等，其中行业和国际公认的是实物校准电子皮带秤。这种方法是其它方法无法替代的最准确的校准方式，同时受现场和物料等因素的制约也是最费时费力的方式。现在国内使用的工艺皮带秤在设计上存在缺陷，在设计中几乎没有设计实物校准需要的专用校准斗，实物校准只能使用生产斗，生产斗下定量给料器上面的圆盘不可避免存在0.5-0.8吨的剩余物料，这些物料有时存在圆盘上，有时落到实物校准的标准物料中，造成实物校准过程中标准物料存在不标准情况，导致实物校准数据相差大，无法精准调整。

实物校验皮带秤根据国标要求：《JJG195-2002_连续累计自动衡器(皮带秤)》和《JJG+560-1988悬臂式电子皮带秤试行检定规程》的相关规定， “校验时秤的状态要与平时使用状态基本相同。”现在烧结机使用的原燃料在5-8种以上，皮带秤使用量程在20吨/小时-240吨/小时范围内，如果既要满足料种又要满足量程要求，改造专用校秤斗需要种10种以上规格，需要大量资金和施工周期，有的定量给料器空间小，根本没有位置去增加专用校准斗。

2.2 皮带秤使用基本情况

皮带秤量程选取不科学。根据皮带秤设计要求，生产过程使用量程是设计满量程的20-80%是最精准的。冶金企业近二十年原料料种变化大，物料配比每小时300吨至20吨范围变化，每个圆盘实际要求流量忽大忽小。近十年受国内环保治理要求，压缩产能，往往造成大圆盘配加小料量情况。最小是其设计量程的3%，造成物料断续生产，不可避免造成皮带秤精度降低。

散状物料存储和圆盘配出物料生产缺少精度验证方法。铁料、白煤和焦末、白灰形状和体积不规则，现场存放到底是多少吨、账面显示多少吨？实时生产过程消耗吨数？配料圆盘存有吨数？所有这些不够精准，致使每种物料实际消耗与理论消耗存在很大差异。

3 提高配料皮带秤精度的方法

3.1 实物校准皮带秤的方法

从改变传统操作流程入手，由原来先检斤标准物料改变为后检斤标准物料，由汽运检斤衡检定标准物料改为现场吊钩秤检定标准物料。此流程既保证每个圆盘的皮带秤所用物料与实际生产一致，又能够保证校准流量与实际生产流量十分接近。完全满足国标对校秤物料料种和流量的要求。原实物校准采用装载机装料到翻斗车，翻斗车到检斤衡进行检重检空确定标准物料重量倒入生产斗，在校准排料过程中每次生产斗下定量给料器上面的圆盘要存在0.5-0.8吨的剩余物料。这些物料随机排走或停留，调整皮带秤参数需要多次完成，甚至一个工作日也校准不了一台秤。后在皮带秤的前端研发三种规格移动校秤装置，皮带秤前部接标准物料，经过皮带秤的物料完完全全进入移动校秤装置内。完全解决物料存留问题和标准物料不标准的难题。进入移动校秤装置的物料使用精度在0.1%以内的吊钩秤称量，快速得出标准物料与皮带秤显示物料的差值，进行参数调节。此操作流程短，省时省力省人工，移动校准装置下的“反校准法”效率是传统校准的8-10倍。这种方法需要使用1吨标准砝码5个和20Kg标准砝码6个对5吨吊钩秤进行校准，数据溯源环节暂不赘述。

图1 实物校准部分数据

3.2 技术改造皮带秤

依据国际标准OIML R50和《JJG195-2002_连续累计自动衡器(皮带秤)》、《JJG+560-1988悬臂式电子皮带秤试行检定规程》国标要求，电子皮带秤准确，实际使用流量必须与之容量相匹配，增加电子皮带秤减速机的速比，解决大圆盘配加小料量问题。按4%的流量计算，每小时按400吨/小时，每小时流量16吨，工艺秤皮带带速是0.6177米/秒，每小时运转长度0.6177米/秒*3600秒=2223.72米。矿粉密度按照2.8吨/立方米，16吨矿粉体积5.68立方米。这些物料在皮带机是薄薄的一层，皮带秤传感器感应的重量很小，灵敏度降低，造成计量不准。更换原来SA7速比是44的减速机为型号是SBD750P-B-060.I=222减速机，速比增加5倍。由16吨/小时变成100吨/小时。增加料层厚度，对传感器作用的重量增加原来5倍。保证皮带秤生产实际流量与设计量程匹配，保证小配比情况下物料不发生断续现象。

由于皮带秤称重传感器与落料点相距4.5米，皮带秤增加速比后的速度是：(44/222)*0.6177米/秒=0.1224米/秒。从物料落料点到称重传感器需要时间是：4.5米/（0.1224米/秒）=36.7秒。刚开始落料，物料没有经过称重传感器，该物料重量信号为零。调节的PID给定信号与检测信号相差大，PID调节器“错误”的把配料圆盘转速快速提高，此时实际输出料量是给定料量很多，进过36.7秒时间大料量经过称重传感器，检测信号与给定信号反馈给PID调节器，调节器又要快速发生作用，使圆盘转速急速降低，此时实际流量几乎为零，这样反复发生，造成开始生产时物料大范围波动，为此在设备启动开始40秒（考虑机械延迟时间）时间按照设定值1.5倍料量的进行手动调节，在40秒后物料进入皮带秤的传感器上面，再进行自动调节。

图2  PID手/自动切换环节PLC（部分）控制图

低流量的生产工艺与电机驱动的安川G11变频器不适应。变频器设计频率范围最低5HZ，现场小料量往往低于5HZ运行，造成配料圆盘不能连续低速稳定运行。在变频器多种启动和运行曲线中，选取适应小配比的运行曲线，调整变频器参数，使用过力矩调节和低频运行的参数，调整每个时段的加减速时间和反应速度，满足电动机及时驱动配料圆盘达到精准配料的目的。

图3   变频器部分参数的设定（部分）画面

皮带秤运行精度与其零点和参数密切相关，开发皮带秤实时监控软件，对皮带秤运行10分钟间隔上传数据，对皮带秤进行过程监控。

图4  3线2#仓监控情况

4 皮带秤精度提高的效果

2018烧结矿品位度稳定率比2017提高3.84，碱度稳定率提高4.431。按照入炉矿品位每提高1%,炼铁焦比下降1.5%,生铁产量升高2.5%,吨铁渣量减少30kg,允许高炉增喷15kg/t煤粉｡创造可观经济效益。

5 结论

该项目立足生产实际，抓住烧结机配料过程的核心环节—皮带秤。根据国内外使用现状，采用最高标准校准皮带秤，实施中研制新装置、新工艺、高效实物校准皮带秤。提高皮带秤精度，使烧结机配料工艺更加精准，提高了烧结矿性能指标。