自动造球技术在球团生产中的应用研究

2024-03-10顾李虎

中国设备工程 2024年4期

顾李虎

（扬州泰富特种材料有限公司，江苏扬州 225200）

随着时代发展，烧结技术已经有了大幅度的提升，其相应设备逐渐完善，烧结水平也随之提高。且在当下技术的不断发展下，钢铁厂的生产精度也有了提升，这同样推动了原料生产质量的提高。但是相对来讲球团发展中依然存在着较多问题，需要钢铁厂对其加以研究分析，找到问题所在，并针对性地改善工艺，推动钢铁厂的可持续发展。

1 造球工作概述

造球是球团生产中的一个重要环节，其生球的质量将直接关乎后续球团的产量及成本。一般来讲生球质量是否达标，与生产人员的能力、原料配比状况、造球盘转速等有着较为密切的联系，如今在造球过程中，大多采用人工观察的方式预估生球粒度大小，并据此对水量、造球盘转速等进行调节，以此完成造球工作。但是因为不同生产人员的精力、工作能力、责任感等有着较多差异，因此最终所制作而成的生球质量存在不稳定的状况。当下随着我国科技水平的提高，图像处理技术及球团粒度识别技术等逐渐被开发出来，这为后续自动造球系统的建立奠定了基础。实际操作中，可以将图像处理技术应用到造球盘中，以此对生球粒度范围进行控制，为后续自动造球工作提供更加精准的信息，真正实现自动化造球。此外同样可以在造球体系中加入在线水分检测及自动加水控制技术，该方式下可以与粒度分析系统共同作用，形成闭环，提高水分增加的精准度，提高生球质量。该方式下同样可以解放工作人员的双手，降低劳动成本，也可以保证生产的稳定性。

2 自动造球改造的意义

随着人们对矿物需求的增加，矿产行业的竞争压力越来越大，这也带动了球团生产工艺的发展。如今球团工艺已经由单纯处理铁精矿粉扩展到除尘工艺等方面，其工业规模也在不断扩大。球团矿具有较为优异的冶金特性，同时也有着较多微气孔，其硬度较高，可以增强高炉冶炼。自动造球改造可以有效改善造球工艺，提高造球效率。首先，自动造球改造可以提高球厂的生产效率，缩短生产周期，降低生产成本。这对于提高企业的竞争力具有重要意义。其次，通过自动造球改造，可以实现对产品质量的严格控制，提高产品的性能和质量。这有助于提升品牌形象，扩大市场份额。另外自动造球技术发展下，工作人员的双手得到了解放，有助于降低人们的劳动强度，并改善工人的工作环境。此外在当下市场发展下，自动造球改造可以进一步适应市场，满足用户需求。最后，自动造球改造是产业升级的重要手段，可以推动我国造球行业向自动化、智能化方向发展。这有助于提升我国造球行业的整体水平，为我国的经济建设作出积极贡献。总体来讲，自动造球改造对于提高生产效率、优化产品质量、减少人工劳动、适应市场需求和促进产业升级具有重要意义。

3 自动造球技术改造方案

首先，可以在补水方面做出改善与优化，以往工作中需要工作人员手动补水，控制补水量，该方式下容易导致补水量出现不足或者是过多的状况，且部分工作人员自身经验不足，很难把控补水量。基于此可以利用电动调节阀，对补水设备进行远程自动控制，其补水量会更加精确。其次，可以安装电磁流量计，该设备可以对补水量的波动趋势进行实时监督，以便设备可以正常运行，该方式下水量控制会更加精确。再者，可以从配料供给皮带上进行改造，利用计算机等技术对其自动操控，对其盘料加以控制，保证其供给的合理性。此外，同样要利用计算机技术对造球盘转速进行控制，其转速往往会直接关乎成品球的质量，只有做好转速控制，才可以更好地制作出质量优良的球团。最后，要重视监控系统的合理应用，在实际操作中可以增加配套系统，利用监控软件进行反复分析对比，并了解到成品球的粒度状况。其监控可以将成品球数据等反馈给造球系统，对其强度粒度等加以调节，保证球团生产的合理性。

4 球团生产中存在的问题

4.1 球团返料问题

球团返料是指在球团生产过程中，由于各种原因造成的物料不能形成球团，而是以粉状或小块状的形式从球团生产线上返回。球团返料往往会跟随料流在生产中不断循环，很容易导致返料粒度出现波动。返料的存在不仅影响球团的生产效率，还会影响球团的质量，也会影响到造球的稳定性。而导致球团返料的原因有多种，首先，在球团生产线设计时，如果设备的选型和布局不合理，可能会导致破、磨、混料等工段的粉尘污染严重，从而影响球团的形成。而若是原料的环境出现变化，也同样会影响球团的形成，如原料的湿度、粘度、粒度等参数发生变化，都容易导致返料的增加。其次，从操作参数上来讲，其操作参数设置不当，如料量、水分等，都会导致返料增加。再者，设备状态同样会影响到返料状况，如果球团制作中所使用设备有老化等问题，就会导致返料增加。在这一基础下，技术人员要做好创新及优化工作，提高生产能力，优化生产工艺，降低返料的产生。总体来讲，返料问题一贯是球团生产中的重点问题，要解决这一问题就需要从设备、操作、工艺等多方面进行分析，找到问题所在并加以解决。

4.2 造球盘刮刀使用问题

造球盘刮刀是球团生产线上重要的设备之一，用于将物料刮成球状。刮刀的合理使用往往可以提高造球盘生产率，提高生球质量。原本球团生产中大多会使用旋转式活动刮刀，通过对其转速进行控制，对整个盘面进行清理。然而在生产中逐渐发现，造球盘刮刀的转速很难与造球盘转速进行匹配，如果单单凭借人工对其转速进行调整非常困难且复杂。因此造球盘上出现较多清理盲区，很容易形成黏结料块。而一旦造成黏结料块，就会导致料流无法正常运行，生球结构也会被破坏。由此技术人员对造球盘刮刀的使用问题进行了一系列分析，发现其故障率与多种因素有关。首先，在长时间的高温、高压、高摩擦力的作用下，造球盘刮刀的表面可能会出现严重的磨损，导致刮刀的形状、尺寸发生变化，从而影响刮刀的刮料效果。据此刮刀无法正常发挥作用，容易导致生球制作质量出现问题。其次，造球盘刮刀在使用过程中，会出现焊接部位开焊、脱落等问题，导致刮刀在使用过程中出现断裂、脱落等现象，影响球团的形成。而如果造球盘刮刀的材料选择不当，或者热处理工艺不合理，也会导致刮刀的硬度不足，从而在刮料过程中容易产生变形、磨损等问题。此外，需要注意保养问题，如果造球盘刮刀的维护保养工作不到位，如定期检查、清洗、润滑等工作没有做好，会导致刮刀的使用寿命缩短，影响球团的生产效率和质量。总体来讲造球盘刮刀的使用现状及问题主要包括磨损、焊接质量、硬度不足、安装问题、维护保养等方面，需要针对这些问题进行改进，以提高球团的生产效率和质量。

4.3 生球辊筛使用问题

球团生产过程中，辊筛是其中非常重要的环节，该设备往往被放置在皮带与链箅机布料之间，用于筛选合格生球。一般来讲，生产人员会按照对象将其分为大球辊筛及小球辊筛2 种。在生产过程中，不同辊筛对象下所使用的生产线有所不同，以此提高筛选质量。但是实际生产中可以发现，不同的矿种结构、造球原料等会影响到筛分的效率。如果粒度差异较大，就会导致最终流速不均，很容易出现空区，无法完成筛选工作，也会破坏生球结构。因此在实际工艺生产中，要关注这一使用问题，并找到其问题所在，针对性加以解决。

5 自动造球技术的应用分析

5.1 合理构造系统框架

一般来讲，成球粒度分析的基础是合理利用机器视觉技术，在实际应用中可以在球区两边放置摄像头，以此做好监视工作，保证工作区域的全覆盖。另外，可以将高性能微型工控机安置在仪表箱内部，对成球生产中的数据进行采集与分析，将其最终获取到的数据计入数据库中。其次，要做好传感器放置，传感器主要用于实时监测造球过程中的各种参数，如粒度、水分等，并将这些信息转换为数字信号传输给控制系统。因此要重视传感器的载入，以此对球区生产进行全面把控。控制系统往往是自动化系统的核心部分，负责接收传感器传输来的信号，并根据预设的规则和算法对信号进行处理，生成控制指令。技术人员要做好传感器与控制系统之间的连接，保证其可以正常运行。此外，要重视执行器的合理使用，其主要任务是按照控制系统所发出的指令做出操作，如控制球盘的转速、控制水的添加量等。同时可以设置信息处理系统，以此对传感器和控制系统之间的信号进行处理和分析，如对粒度数据进行统计分析、生成粒度区间百分比等。最后，可以设置人机交互界面，用于显示造球过程中的各种信息，如设备状态、生产进度等，并提供操作界面，方便操作人员对系统进行控制和调整。

5.2 粒度分析设计

造球盘所生产出的生球往往需要进入到辊筛中进行筛选，将其合格的生球筛选出来，在该阶段可以设置检测设备，关注生球粒度的变化。同时可以将相机安装在这一系统中间部位，用于照片拍摄。单台相机拍摄面积有限，因此可以在该部位安装2 台相机，将相机与辊筛呈垂直姿态。从软件角度来讲，要重视图像分析技术的合理使用，在视觉系统的合理应用下，技术人员可以分析出数据变化规律。如果粒度偏大，其最终的辊筛面积较小；而如果粒度偏小，其辊筛露面积会偏大。

5.3 加水控制系统设计

对生球性能进行分析时，需要关注到其水分、粒度等数据，球团生产中加水是非常关键的环节，往往对后续生球质量有着较多影响。自动造球系统中最重要的是维持水分添加的合理性，以此保证出球率的稳定。首先在系统设计中，要设定合理的加水目标，根据球团生产的要求，设定合适的水分含量范围。这个范围应该考虑到球团的最终用途，以及生产过程中可能出现的粒度变化、燃烧值变化等因素。同时要选择能够准确测量球团水分的传感器，如水分传感器或红外线水分测量仪。这些传感器可以实时监测球团的水分含量，并将数据传输给控制系统，以此对水量添加进行调整。控制系统往往能够根据传感器传输来的数据，自动调整加水量。这可以通过设定一定的规则和算法来实现，如当水分低于目标值时，控制系统自动增加加水量，当水分高于目标值时，控制系统自动减少加水量。此外在设计加水控制系统时，应该考虑到生产过程中的各种波动，如原料的粒度变化、燃烧值变化等。这些波动可能会影响到球团的水分含量，因此控制系统应该具有一定的适应性和调整能力。最后可以设置报警机制，当出现异常情况时，能够及时通知操作人员，避免生产事故的发生。如当传感器出现故障时，控制系统应该能够自动停止加水量，避免过度加水导致球团质量下降。为了保证加水控制系统的正常运行，技术人员也要定期检查和维护设备，如清洗传感器、检查传感器连接线等。这样可以确保传感器能够准确测量球团的水分含量，从而提高自动控制的精度和稳定性。

5.4 遵循环保理念

球团厂在目前发展中，面对着全新的发展形势，管理者需要加强环保理念，跟随时代发展趋势，降低球团生产对环境的影响。首先可以通过精确的粒度识别和统计分析技术，对原料进行精细化管理，合理调整原料配比，降低原料中的有害物质含量，从而降低生产过程中对环境的污染。另外在当下球团生产中，技术人员可以通过监控系统对自动造球的生产过程进行监督，因此同时可以对其能源消耗进行实时监控和调整，提高能源利用率、减少能源浪费、降低碳排放。其次在自动造球过程中往往会生成较多废水，这些废水排放到周围环境中容易影响到生态平衡，因此要加强废水处理设施的建设和管理，确保废水达标排放，减少对环境的影响。再者要控制生产过程中的粉尘污染，通过优化生产工艺和设备，降低生产过程中的粉尘产生，并采取有效的粉尘收集和处理措施，减少粉尘对环境的影响，且可以加强对生产过程中的环境污染源的监控和管理，实施绿色生产计划，增强员工的环保意识，推动企业实现可持续发展。对于技术人员来讲，同样需要持续关注和引进先进的环保技术，将其应用于自动造球生产过程中，提高环保治理水平。