圆筒造球机

造球设备

圆筒造球机是球团厂采用最早的造球设备。其构造与烧结厂用的圆筒混料机相似，圆筒内安装与筒壁平行的刮刀，圆筒的前端安装加水装置。

机器简介

造球机是生产球团矿的关键设备，钢、铁的产量及质量与球团矿的产量、质量有着直接的关系，因此造球机运行的稳定性对于顺利开展钢铁生产有着重要作用。但是造球机的工作状况复杂，循环负荷很大，造球混合料在造球机滚筒内运动轨迹无规律，以及外载荷的变化，都是造成造球机故障的原因。正是这种复杂的情况，导致分析造球机故障的困难性。因此在研究造球机故障的过程中不仅要依靠先进的测量技术，积累丰富的故障诊断经验也很重要。

基本结构

造球是球团生产中一道重要工序，生球质量的好坏直接影响球团矿产质量。造球机用来将细磨精矿制成球团满足高炉冶炼要求的设备，它将有色和黑色金属矿粉制成球团，直接进炉冶炼。即：将准备好的原料，按一定比例经过配料、混匀，制成一定尺寸（9-16ram）的生球，然后干燥、焙烧使其发生一系列的物理化学变化而硬化固结，其产品即为球团矿。

国外现有造球装置主要有三种：圆盘造球机、圆锥造球机和圆筒造球机。美国各厂的圆筒造球机大多数是与相应规格（宽1.54米，长4.27米至宽2.44米、长4.88米）的振动筛配套使用。仅有少数厂（如思派尔厂）在试用辊筛，该厂认为辊筛维修量小，并可将水分较高的生球分出来，合格生球粒度为9.0-15.0毫米左右。圆筒的尺寸已经从六十年代的直径2.74米、长9.14米增大到今天的直径3.66米、长10.1米了。过去圆筒造球机多装有往复式燕翅杆，为了减少维修，现在已改用固定的和旋转的燕翅杆了。

圆筒造球机主要部件有筒体、齿轮副、减速器、电动机、托辊装置、滚圈等。

圆筒造球机的主要传动结构：电动机一减速箱一齿轮N-筒体一滚圈以及托轮。工作时，电动机通过减速箱将动力传递给小齿轮使其转动，大齿轮则带动和其固定在一起的筒体一起转动，滚筒的重力通过滚圈由4个托轮来支撑。

球团厂圆筒造球机体重量为103.25t。简体倾斜角度为7度，为2-5 r/min，处理量为708 t/h，造球机支撑形式为钢轮支撑。圆筒造球机主要性能指标如表2-1所示。

工作原理

圆筒造球机的驱动系统安装在圆筒一侧。由传动小齿轮与筒体上的大齿圈啮合，驱动筒体转动。造球帆工作时，皮带机将一次混合后的物料输入筒体入料端后，开启悬吊在钢丝绳上的两根洒水管（钢丝绳穿过筒体，分别固定在头、尾支架上，每根洒水管有3~4个喷嘴）随者简体的旋转，筒体内的物料沿圆周翻滚的同时沿轴向向前移动.洒水管按规定的比例，给物料加水，使其达到适宜的水分。经过反复翻滚前移.物料在运行中完成了混匀、遣球和输送。造球机在一次混合的基础上，进一步混匀，加水并成球，为二次混合机提供适合的原料。为延长简体的使用寿命，筒体内设有对板，衬板的材料为花纹尼龙板。

造球工序采用国际先进的链篦机——回转窑——环冷机生产工艺。造球系统共设置了6个造球系列，每个系列由称量皮带机、喂料皮带机、圆筒造球机、排料皮带机、辊式筛分机及若干条返料皮带机组成，构成一个闭路循环系统。生球通过辊式筛分机分级，9-16mm为合格产品送至下道工序，小于9mm小球通过返料皮带机送回本系列造球机重新造球（简称小循环），大于16mm大球经粉碎机打碎后，6个系列的返料汇集至一条返料皮带机上，送至混合料缓冲槽再重新造球（简称大循环）。

故障表现

由于圆筒造球机滚筒的转动是由开式齿轮副来传递，其载荷大，工作环境恶劣，工作时间长（24小时不间断工作），极易出现各种故障引起异常振动。要想对机械故障做出准确诊断必须预先掌握各种故障的特征，以下首先对几种典型故障特征进行分析。

齿轮故障引起的振动异常情况

在各种齿轮故障诊断方法中，以振动检测为基础的齿轮故障诊断方法具有测量简便、实时性强等优点。通过测量齿轮运行过程中所产生的振动信号，作为故障诊断的重要信息来源，是一种理想的齿轮传动状态的在线运行监测手段。

振动检测和故障诊断的关键是怎样从复杂的振动信号中提取和分离与齿轮故障特征有关的微弱信息。目前研究和应用的振动检测与故障诊断的方法可以分为以下几类：时域法、频域法、倒频谱分析、包络分析以及小波分析方法等旧。傅立叶时域分析，即直接对振动时域信号的时间历程进行分析，特别是当信号中含有谐波信号、周期信号或短脉冲信号时更为有效。直接观察时域波形可以看出周期、谐波和脉冲等，利用波形分析可直接识别共振现象和拍频现象。在状态监测和故障诊断的过程中，我们常常会直接利用振动时域信号进行分析并给出结果，这是最简单且最直接的方法，特别是当信号中明显含有简谐成分、周期成分或瞬时脉冲成分时更为有效。振动时域波形是一条时间历程的波动曲线，根据测量所用传感器类型的不同，曲线的幅值可代表位移、速度或加速度川。

傅立叶频域分析分析法的原理是，机器振动信号大都是多种激励信号合成的复杂信号，可以分解为一系列谐波分量（频率成分），对于线性系统，各谐波分量代表着相应频率激励力，对应着系统的某些特征频率。对振动信号进行傅立叶变换可以分析和计算出振动能量在频率轴上的分布，通过对振动能量集中的频率分析可以判断故障起因。频谱分析是在频域中对原信号分布情况的描述，通常能够提供比时域波形更加直观的特征信息。因此频谱（包括功率谱和幅值谱等）被广泛用作故障诊断的依据。

简体变形引起的振动异常情况

圆筒造球机属于重载机械，长期的运行会造成滚筒的变形，也会引起振动。此时造球机的托轮和筒体之间相当于一个凸轮结构。

轴承故障引起的振动异常情况

在实际工作中常常运用类比法进行齿轮故障简易诊断，如图3-9所示，G1，G2分别表示单级增速齿轮箱的两个齿轮，①、②、③、④表示其4个轴承。在4个轴承座上分别用加速度传感器测量其振动均方根值，并画出柱状图。

如图（a）所示，4个轴承的振动值差异很小，且均在允许范围内，表示齿轮、各轴承均正常；如图（b）所示，若4个轴承中某一个振动值明显高于其他三个，则表明该轴承可能出现了故障。如图（c）所示，若4个轴承的振动值差异很小，且均已超标，则表明齿轮出现了异常。

具体应用

提高烧结矿产量的途径，一是增加烧结机设备，二是提高原烧结机的产量。因受场地及资金的限制，在不增加烧结机设备的情况下，只能通过提高烧结机的产量来实现。即对原烧结工艺系统进行改造，在一次混合机与二次混合机之间增加一台圆筒造球机来实现强化制粒，以减少返矿。这样就可以提高烧结矿的成结率，改善料层的透气性，增加烧结台车上的铺料厚度，即提高烧结矿的强度和产量。

新烧结工艺的生产特点：原带式烧结机系统中，一次、二次混合机的混合时间短，混合料中大于3mm的小球数量为55% ，烧结台车上粉料多，透气性差，料层燃烧阻力大，烧结风机能力不足。同时，烧结矿质量差，强度低，碎矿多，返矿多，局部过烧，氧化亚铁含量高。

返矿多导致原料入炉利用率低，倒矿、筛矿费用增加，而且危害烧结过程。因返矿是已经烧结过的熟料，无粘接作用，配比过高，导致烧结矿成结率降低，返矿和除尘灰增多，形成恶性循环。由于采用了外滚焦粉工艺，使燃烧动力学条件得到改善，在固体燃烧微量增加的情况下，产量提高16%左右，实现低碳厚料层烧结。烧结生产强度提高，返矿量降低，同时减少了由于过烧产生的FeO含量，改善了烧结矿质量。

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