刘志华  郭  亮  刘军华  阳习端  李玉堂

（湖南省华菱涟源钢铁集团有限公司炼铁厂）

摘  要  “边缘效应”是目前烧结生产过程中普遍存在的一种现象，特别是随着料层厚度的提高，边缘效应愈发严重。本文通过对280m2烧结机边缘效应现状进行分析研究，找出加剧边缘效应影响因素，并采取一系列持续改进措施，280m2烧结机边缘效应大幅降低，表现为台车两侧粒度组成与中部趋同、两侧烧结矿强度提高，烧结关键指标持续改善，其中转鼓强度升高0.35%，返矿配比降低0.9%，固体燃耗降低1.36kg/t，为高炉的长周期稳顺创造条件。

关键词  边缘效应  粒度  成分  偏析

1  现状

当流体沿装有散装物料的空间围壁处流过时，围壁对它的影响称之为边缘效应，因此在烧结生产中或多或少存在一定边缘效应，但随着280m2烧结机料层厚度逐渐从750mm增加至900mm，烧结边缘效应越发严重，表现为料面风量分布不均、烧结气氛不均，最终导致烧结矿质量不均，严重情况下离台车墙板100-200mm宽度范围内为夹生料，烧结成品率下降，强度下降，严重制约或阻碍厚料层烧结技术的推进。为此，通过对280m2烧结机边缘效应现状进行研究分析，摸索出一整套适合本烧结机抑制边缘效应的可行性措施，就显得格外重要。

2  研究分析

随着我厂在2019年初将280m2烧结机料层厚度提高至900mm以上，较800mm厚度烧结矿成品率、强度、能耗等指标未出现改善，甚至在部分时间出现变差趋势，为此我厂成立攻关组，科室协同车间对280m2烧结机边缘效应现状进行研究分析，通过对台车断面各区域混合料粒度成分、烧结矿成分强度及矿相差异状况分析，找出影响关键因素，为采取针对性措施提供指导。

2.1  台车断面混合料粒度成分偏析研究

为了能更准确反映台车两侧与中间部位混合料差异，车间科室制定了详细的取样方案，包括取样工具的制作（斜勺）、取样部位（九辊下部）、取样分布点（表1）、取样粒度检测标准（120℃烘5分钟，再8mm、5mm、3mm、1mm、0.5mm振动筛筛两分钟）、化学样制样标准及参检元素等。最终得到混合料粒度分布情况见图1、图2，成分分布情况见图3、图4。

从图1-图2可以看出，南北两侧粒度较中部明显偏粗，其中南北侧较中部+3mm粒级含量高10-11%，南北侧较中部+8mm粒级含量高4-5%；从图3-图4可以看出，南北两侧FeO、C含量较中部明显偏低，其中FeO含量两侧较中部低1-2%，C含量两侧较中部低0.3-0.4%。主要是因为梭式布料器+混合料仓布料产生偏析，大粒物料向两侧滚落，细粒精粉及焦粉在台车边部分布偏低。

下图检测数据显示，沿台车截面，混合料横向偏析幅度大，反映在成分及粒度差异上，上述偏析进一步促进烧结边缘效应加剧。

2.2  台车断面烧结矿成分强度差异研究

为了查看边缘效应对烧结矿质量的影响，在机尾17#风箱（终点位置）处吊台车，考虑本次检测数据的代表性及可分析性，将断面区域化学成分取样点分为12个区域，断面区域强度分成五个区域，具体各烧结机化学成分取样分布图（图5）、强度取样分布图（图6）如下。化学成分取样共12个，表层1个，两侧250mm以内各1个，中间部位9个。转鼓强度取样共5个，两侧250mm以内合并为1个样，两侧250-750mm合并为1个样，中部上中下层分成3个样，表层100mm烧结矿样大部分进入返矿，做转鼓不考虑入内。烧结矿断面取样成分分布情况见图7，强度分布情况见图8。

从图9-图10可以看出，两侧烧结矿FeO含量较中部偏低，各区域转鼓强度5#>2#>4#>3#>1#，即：南北两侧边部强度最差，下层强度最好。主要是因为由于边缘效应严重，边部烧结料阻力小，风速快，熔剂分解出的CaO矿化不充分，残留在烧结矿中遇水消化膨胀自然粉化；同时边部烧结料垂直烧结速度快，高温保持时间短，结晶不充分，产生玻璃相，固结块少，强度差[1]。

2.3  台车断面烧结矿矿相差异研究

通过采用Image-Pro Plus 6.0 图像分析软件对烧结矿显微照片进行统计分析，所得各矿物的含量如表2所示。由表2可知，280m2两侧烧结矿磁铁矿含量32%左右，铁酸钙含量34%，赤铁矿23%，玻璃相8%，钙铁橄榄石2%，其他1%左右；中层磁铁矿含量38%左右，铁酸钙含量38%，赤铁矿16%，玻璃相5%，钙铁橄榄石2%，其他1%左右；下层磁铁矿含量41%左右，铁酸钙含量37%，赤铁矿14%，玻璃相6%，钙铁橄榄石1%，其他1%左右。大致看来，随着料层从两侧到中部再到下部，烧结矿中磁铁矿含量逐渐增多，而赤铁矿含量降低，铁酸钙含量升高。

280m2两侧烧结矿矿相图如图9所示。由图9可知，该烧结矿中原生赤铁，次生赤铁矿，钙铁橄榄石、铁酸钙、磁铁矿以及玻璃相共生。

结合图10赤铁矿的微观结构可知，280m2两侧烧结矿赤铁矿较多呈现骸晶状，可能在烧结料层两层冷却速度过快，赤铁矿从熔体中析出速度加快，导致其结晶不充分，发育不完善。

结合1-3研究分析，我厂280m2烧结机边缘效应严重，表现为两侧粒度粗，垂直烧结速度过快，两侧生成的烧结矿铁酸钙含量低、玻璃质含量高，烧结矿强度差，已成为制约280m2烧结机烧结矿强度进一步提升的短板。

3  采取应对措施

3.1  混合料仓梭式皮带调整

二烧布料方式为梭式皮带+圆辊+九辊布料器进行布料，原有的梭式小车来回落料点只能达到混合料仓宽度的2/3。极易在混合料仓中部形成堆尖，在偏析作用下大颗粒物料向混合料仓两侧滚动，最终下落到台车两侧，造成两侧混合料粒度在台车上方形成两侧粗，中间细的状况，加剧了边缘效应。针对此种现象，280m2烧结机采取了以下几种措施：①优化梭式布料器下料口挡板；②调整梭式布料器行程及停留时间；③混合料仓仓位调整。

通过对梭式小车及料仓料位调整，九辊下部混合料粒度分布更加均匀（见图11），+3mm混合料偏差只有2-3%，混合料的粒度偏析问题得到很好的解决。

3.2  料仓下料及压料板改造

靠烧结台车墙板两侧由于混合料填充密度不大，物料松散孔隙率大，造成边缘气流增大形成边缘效应。因此要加大边缘混合料填充密度，增加边缘气流阻力，采取了以下措施：①引入一套先进的自动布料系统，通过调整每块合页门开度来控制不同位置的料层厚度，保证在台车宽度方向上的料层厚度能够满足工艺控制的要求（如图12）。②另一方面增加靠烧结台车墙板两侧压料力度，并对压料板不断升级改造（如图13）。③降低台车两侧的铺底料厚度，在铺底料仓下料斗两侧各安装一块封堵钢板，减少两侧的铺底料量。如图14。

3.3  台车两侧风量控制

沿台车两侧的料层透气性好，通过台车两侧的风量增多，垂直烧结速度远超过台车中间部分，在两侧烧结过程完成后，继续通过两侧的风便成了漏风，既增加了工序能耗，又进一步降低中间部分的垂直烧结速度，影响烧结产量 ，为此，280m2烧结机采取了以下措施：①墙板加高至900mm，解决倒梯形布料缺陷（如图15），使料层厚度与墙板平齐，降低边缘漏风。②增加盲板炉篦条减少通过边缘的风量，降低两侧垂直烧结速度。③在风箱内部靠边缘部分安装挡风板。

3.4  加强台车本体设备管理

边缘效应产生的地方就在台车墙板位置，为此，我们对台车本体特别是墙板、防磨块等部位提出更高要求，并在管理上进行强化，落实职责，形成标准化文件。 

4  实施效果

通过采取混合料仓梭式皮带调整、料仓下料及压料板改造、台车两侧风量控制、加强台车本体设备管理等措施，烧结边缘漏风大幅降低，烧结沿台车宽度方向更趋均匀，两侧烧结矿强度提高（两侧强度较上部高），返矿配比及固体燃耗降低（见表3、图16），促进高炉长周期稳顺。

5  结语

通过采取科学手段，对280m2烧结机边缘效应现状进行分析，快速找到加剧边缘效应关键因素，并迅速行动，进行一系列持续改进，其中包括梭式布料器行程及停留时间调整、布料方式及压料板改进、盲板炉条使用、铺底料仓两侧封堵、风箱两侧台车下部封堵钢板使用等，取得良好效果，边缘效应大幅降低，烧结关键指标不断改善，其中转鼓强度升高0.35%、返矿配比降低0.9%、固体燃耗降低1.36kg/t，为高炉的长周期稳顺创造了条件。

6  参考文献

[1]  彭志坚，汪志德.烧结机的边缘效应及应对措施[J].烧结球团，1995.5第三期.