张进坤，任建伟，陈继涛

（山东钢铁集团日照有限公司炼铁厂，山东日照 276899）

0 引言

日照有限公司有两台500 m2烧结机，其中1#于2017 年11月竣工投产，2#于2019 年4 月竣工投产。两台烧结机配备4 台Φ5 m×23 m 大型圆筒混合机，一次圆筒混合机主要功能是混匀润湿，二次圆筒混合机主要功能是制粒、使物料满足烧结工艺要求。

初装衬板大部分为尼龙衬板，二混使用一部分陶瓷衬板。一次混合衬板使用一年半后，导料衬板位置衬板大部分已磨穿，中间部位产生料环，中后部及尾部粘料严重，导致生产过程中频繁出现大块脱落，烧结机停机处理。同时，每次检修停机检查混合机喷头，为保证施工人员的安全，都要进行高压清洗，增加人力、物力成本。

二次圆筒混合机虽然粘料均匀，但运行一年半后1/4 衬板已经起鼓，导致衬板压条和螺栓脱落，衬板存在脱落风险。

1 现状分析

一次圆筒混合机运行过程中针对加水方式进行优化，混合机进料端不再进行加水，粉状物料和衬板上表面直接干摩擦，导致衬板急剧磨损。一次混合机中段，为提升混合机混匀效率和针对安装衬板进行加固，衬板中间加一道筋板和使用角钢作为压条来提升扬料效果并保证有一层粘料层。

烧结机物料根据不同的矿堆成分发生变化，但是由于圆筒混合机提升条的高度和筋板高度固定不变，物料较粘时混合机筒体表面粘料严重并产生料环，料环在运行过程中脱落，导致皮带和皮带托辊、托辊支架被砸坏、漏斗堵塞等一系列安全隐患。

二次圆筒混合机物料流动性较大，物料在运行过程中逐渐进入衬板背面，导致衬板背面产生缝隙，随着衬板逐渐老化、起鼓、翘曲，固定衬板的螺栓所受承载力也增大，当衬板螺栓无法承受物料支撑力时就脱落或衬板起鼓（图1～图2）。

图1 陶瓷衬板已翘起和脱落

图2 尼龙衬板中间已起鼓

衬板表面要求耐磨是首要条件，在运行过程中既要防止筒体粘料又要保证物料的扬料和前行，所以要求：衬板表面光滑度好，衬板扬料板、提升条的间隙、高度、宽度得进行计算。

针对二次混合机衬板起鼓，要求衬板的柔性，衬板安装完成后，形成一个整体严密保护层，固定到筒体表面。

为解决以上问题，2019 年4 月1#烧结机利用年修机会一次圆筒混合机更换为柔性碳化锆免维护陶瓷衬板，使用效果较好。陶瓷衬板具有不粘料、耐磨、重量轻、免维护等优点。实践证明，使用陶瓷衬板后混合机粘料少、运行稳定，混合机混合制粒效果提高（图3）。

图3 一次混合机衬板使用情况

2 柔性碳化锆免维护衬板的结构和性能

2.1 免维护衬板材料和结构

衬板使用增韧碳化锆陶瓷块替代普通刚玉陶瓷块，其中增加了石墨烯、碳纤维、氧化铝纤维等，碳纤维的存在可以使裂纹扩展偏转和纤维拔出现象出现，从而提高陶瓷块断裂韧性，氧化铝纤维表面光滑度好、抗震性能好，陶瓷块硬度和耐磨性均显著提升，亲水性下降，衬板稳定性更好。

增韧碳化锆陶瓷块通过热硫化工艺与橡胶层一起硫化到衬板母板上，形成三合一的陶瓷衬板，母板可以根据现场情况改变尺寸和形状。该机构具有柔韧性好和耐曲折性的特点，能很好地结合在有弧度的圆筒筒体上。

2.2 免维护衬板特征

（1）免维护衬板衬板的特征与衬板形式密切相关，多种衬板之间通过连接件连接成提升板，每件衬板均由衬板母板、缓冲层、耐磨层组成，耐磨层包括多个成行成列的增韧碳化锆瓷块，其中增韧碳化锆瓷块与橡胶块的数量相等。

（2）衬板提升条也设有方向，与物料接触面同样安装增韧碳化锆陶瓷块。提升条内部设有紧固板，提升条板上设有连接件通孔和衬板压槽，衬板为弧形结构，且两侧具有与衬板压相对应的凸起。

（3）衬板的连接件为螺栓和与其配合的螺母，螺栓贯穿螺母及衬板与筒体连接，连接件通孔为阶梯孔，螺栓及螺母均在阶梯孔内，有效防止运行过程中物料磨损衬板螺栓，导致衬板运行过程中脱落。

（4）衬板本身带有提升条板，将物料提升到临界高度，且由于相邻提升条板之间的衬板为弧形内凸结构，具有自由垂中，形成料抖，强化了混合机混合造球效果，同时柔性碳化锆陶瓷衬板解决了混合机粘料问题。

2.3 衬板安装步骤

首先，将准备好的衬板需要安装的圆筒混合机内圈方向依次进行排列，相邻两块衬板的一侧凸起卡入同一提升条板的衬板压槽内形成一圈相互连接的柔性碳化锆免维护衬板。

其次，在需要安装的圆筒混合机筒体内壁上合适位置设置第一螺栓穿孔和第二螺栓穿孔，将衬板螺栓焊接到圆筒内壁上，将使用螺栓穿过提升条和衬板紧固到圆筒混合机筒体内壁上。

然后，使用螺栓穿过紧固板将提升条连接到固定到圆筒混合机筒体内壁上。

最后，在安装过程中衬板可以通过凸凹插接为一体，安装方便，且可以避免使用过程中的衬板和提升条脱落现象。

2.4 一次混合机衬板特征

一次圆筒混合主要目的是加足量的水，将混合料的铁矿粉混匀料、燃料、熔剂、返矿等充分润湿和混匀、均匀混合料中的水分、粒度、化学成分，使混合料水分达到二次混合基本不加水的要求。混合机衬板结构整体结构相对简单，混合机进口端2 m为物料提升段，将进入混合机物料扬起、上抛、提升。中间为直筋段，物料在内混匀前行。

2.5 二次混合机衬板特征

除了混匀之外，二次圆筒混合的主要目的是制粒并进行补充润湿。制粒是为了提高混合料的透气性，在强化烧结过程中起到提高烧结矿产量和质量的作用。

二混圆筒混合机衬板主要构成比一次圆筒混合机复杂，其轴向分为导料衬板段、直筋衬板段、逆流衬板段和逆流直筋衬板4 部分（图4）：混合机筒体进口2 m 导料衬板段，将混匀好的物料进行扬起、上抛，再次提升混匀质量；然后依次进入加强区（即直筋衬板段，长5 m）、逆流衬板区（长14 m），通过衬板立筋反向力作用，促进混匀料生球造球过程，混合料中小球的逐渐成形；小球形成后逆流直筋衬板区（长2 m），将生成小球进行加强，防止倒运过程中摔裂，最后由皮带机倒运到烧结机小矿槽内。

图4 二次混合机衬板

3 使用效果

3.1 混合机粘料问题得以解决

经过一次混合机更换为柔性碳化锆免维护陶瓷衬板，一次混合机内部粘料问题得到根本性解决，料环现象没再出现，现只有衬板提升条和扬料板附近有轻微粘料。这种粘料不会给生产造成影响，反而会更好地保护衬板表面，防止快速磨损衬板表面。免维护衬板表面表面光滑、无磨损，预计使用寿命大于6 年。

3.2 改善混合机制粒效果

2021 年针对1#烧结机二次混合机衬板进行更换，使混合机内物料轨迹运动更加合理，厚度均匀，制粒效果提升明显，特别是3～5 mm 粒级含量增加，为进一步加强造球能力提供了条件。

3.3 使用和维护成本降低

（1）原一次圆筒混合机每次都进行高压清洗，每月一次检修，每次花费1.5 万元，现混合机衬板4 个月检查清理，每年节约混合机清理费用27 万元（12×2×1.5-3×2×1.5）。

表1 1#烧结机二次混合机出料口粒度对比 mm

（2）原尼龙衬板每套45 万元，使用寿命为2 年，衬板安装费用为25 万元/套；现场柔性碳化锆免维护衬板每套55 万元，使用寿命为6 年，衬板安装费用为25 万元/套，每年节约衬板费用为86.67 万元（（45+25）×4/2-（55+25）×4/6）。

混合机衬板每年节约直接费用为113.67 万元。

4 结语

改造后的混合机衬板运行情况良好，解决了混合机衬板不耐磨、粘料问题，使用一年后衬板无老化后翘曲、起鼓，紧固螺栓、角钢脱落问题，延长了衬板使用寿命，减轻了衬板维护的劳动强度，不再频繁清洗混合机筒体，提高生产效率，为提质增效创造了有利条件。