关键词  球团厂  改造

1     前  言

    首钢大石河球团厂原链篦机一回转窑．单筒冷却机系统生产是为生产金属化球团而设计的。系统设计产量为年产25万t金属化球团，生产金属化球团时，球团在回转窑内焙烧时需加一定量的煤粉，窑中为还原气氛。但由于多种原因，大石河球团厂把这套生产金属化球团的系统改为氧化球团生产线，窑中不再加入煤粉，这就使得回转窑的充填系数下降，造成整个生产线产量的不平衡，而且链篦机篦板由原设计的耐热铸铁改为耐热合金钢之后，球团产量也可大大增加，这些变化使得整个系统设备的能力不配套。为使链篦机．回转窑一单筒冷却机系统适应氧化球团生产的需要，有必要对原生产金属化球团的各个设备改为生产氧化球团之后的生产能力进行分析。

2    各设备能力的分析及改造方案的选择

  首钢大石河球团厂在把产品改为氧化球团后，曾多次试图在原设备上提高氧化球团的产量，以适应高炉对球团矿需求量的增加，其结果是链篦机产量增加没有出现过问题。但对回转窑而言，随着回转窑产量的增加，回转窑的滚圈断裂现象日趋严重。单筒冷却机则是随着球团产量的增加，出料温度逐渐升高，设备本身的故障不断增多。在对系统改造之前不久，主减速机出轴与大齿圈相啮合的小齿轮根部发生断裂。因此对设备进行改造势在必行。对回转窑来说，要适应链篦机产量的要求只要改变一下回转窑滚圈的结构就可以了。对单筒冷却机而言，随着球团产量的增加，一个单筒冷却机已经远远满足不了球团冷却的要求。我们也曾试图用带式冷却机或环式冷却机代替单筒冷却机，把窑的长度截短等方案，但是由于改造投资的限制以及原场地的制约，本着既要改造好，又要节省投资的原则，使我们走了一条因陋就简之路，我们在这次改造中采用了图l的改造方案。

3      改造中的技术问题

3．1分料装置的设置

    在原有单筒冷却机旁并排安放一台单筒冷却机。使从回转窑出来的烧成球团矿经过分流装置分别进入两个单筒冷却机，原来的链篦机－回转窑．单筒冷却机系统不变，为使从回转窑出来的球团能均匀地分配到两个单筒冷却机内，在回转窑出料口下料点处我们安装了新设计的分料装置，其结构见图2。

    该分料装置的初始安装位置应使分料板的中心线(图2)与回转窑的下料点在同一垂直平面内，然而回转窑的下料点是随着回转窑料流的大小和回转窑转速的改变而变化的。要使分料装置中分料板顶线的位置随着回转窑的下料点位置的改变而变动，使分料板的顶线与回转窑的下料点始终保持在同一垂直平面内，这样才能保证回转窑料流在两个单筒冷却机内分配的均匀性。

3．2新单筒冷却机对托辊和基础的载荷分析

      新安装的单筒冷却机与原来的单筒冷却机中心线在空间的同一平面内，即两个单筒冷却机的中心线是空间的两条平行直线。两单筒冷却机由于受下料点的影响及相关设备位置的约束，其位置相距不能太远。为避免原冷却筒的基础位置与新冷却筒的基础位置互相碰撞，新安装的单筒冷却机冷却筒滚圈的位置与原冷却筒滚圈的位置要互相错开。冷却筒的总长度为48．24 m，由于三道滚圈位置发生变化，其三对托辊位置也要改变，这使得单筒冷却机对托辊及托辊对基础的载荷发生变化。为了求出冷却筒给基础的负荷，可将三支座的单筒冷却机简化成一个三支点的连续梁，如图3所示。

      单筒冷却机经简化成三支点连续梁之后，系统为静不定结构，其支座编号如图3所示，该连续梁分为两跨，其基本系统的每一个跨度皆为简支梁，见图3(b)，这两个筒支梁在外载荷作用下的夸矩图如图3(c)所示，其弯矩图的纵座标的最高高度分别是：

其弯矩图的面积：

    w₁=(2/3)×259．47×18．6

    =3217．428 kN·m²

  w₂=(1/2)×87．1×18．6=810．03 kN·m²

   w₃=(2/3)×243×18=2916kN·m²

  弯矩图面积的形心位置的横向座标：

  a₁=b₁=18.6/2=9.3m

  a₂=(18.6+15)/3=11.2m

  b₂=18.6-11.2=7.4m

  a₃=b₃=18/2=9m

  从图3(b)可见，原三支点连续梁变成了二个有外伸梁的静定结构，再应用连续梁的三弯矩方程可求出各支座的反R_o、R_l、R₂，这三个力就是单筒冷却机对基础的负荷，而这一负荷是通过单筒冷却机滚圈和下边的三对托辊传递的，单筒冷却机的滚圈与托辊之间的接触应力由于支点的改变而变化。滚圈与托辊之间的接触，理论上是线接触、但是实际上由于接触处的变形，其接处永远是大小不同的矩形接触面，单筒冷却机与托辊之间的接触见图4。

    其接触应力：

式中：

σ_H——接触应力kgf／cm²；

P—压力(滚筒给托辊的总压力)at·m：

R₁及R₂——相互接触两圆柱体的半径

  L——两圆柱接触长度cm；

  △——材料系数；

  △值可按下式计算：

  由于滚圈和托辊都是碳钢，其E值基本一致，所以取：

由上面的计算公式可见，接触应力σ_H值与冷却筒滚圈的直径、托辊的直径、滚圈及托辊的接触长度及材质有关。选择好滚圈、托辊的直径、材质、滚圈及托辊的接触长度，使计算出的最大接触应力在许用应力之内即可。

4  结  语

    链篦机一回转窑一单筒冷却机系统经过改造之后，系统的产量由原来的30万t／a增加到75万t／a，改造之后，设备运转一年多没有出现任何故障，球团厂的效益大幅度上升。