265㎡燒結機單輥破碎機篦板改造及應用

【摘 要】 萊鋼股份煉鐵廠新二區(qū)265㎡燒結機單輥破碎機，輥軸上的齒冠與篦板動靜嚙合，在嚙合過程中，與高溫燒結礦進行相對運動，齒冠和蓖板之間形成強制磨損，為了增強耐磨性能，篦板上表面堆焊硬質合金塊。但是在實際運行中出現堆焊層經常脫落，篦板高溫狀態(tài)下結構變形開裂并且齒冠磨損迅速的現象。由于篦板為普通結構焊接件，高溫狀態(tài)下結構變形開裂，漏水嚴重，成為故障多發(fā)點。經過論證決定對篦板結構進行改造，可以有效地解決了上述的問題。

【關鍵詞】 燒結機 單輥破碎機 改造方案

1 原單輥破碎機結構及存在問題

單輥破碎機安裝在燒結機尾部，為水冷式單齒輥破碎機。單輥破碎機的任務是將從臺車上卸下來的大塊燒結礦破碎成符合工藝要求的粒度，處理高溫燒結礦300t/h，工作環(huán)境溫度800-1100℃。單輥破碎機由輥軸裝配和篦板小車組成，輥軸裝配與篦板形成動靜嚙合，將高溫塊狀燒結礦破碎，均勻布入280㎡環(huán)冷機進行冷卻（結構見圖1）。篦板移動小車由篦板和支撐臺車組成，篦板位于破碎機正中，始終處于高溫地段和受物料磨損強烈的部件，篦板為普通結構焊接件，為防止高溫變形，結構內部加循環(huán)水冷卻。為抵抗高溫燒結礦磨損，蓖板上表面堆焊硬質合金塊（結構見圖2）。

由于篦板長期處于高溫狀態(tài)工作，篦板結構內部為循環(huán)水冷卻，結構內部和外部溫差為800℃，篦板上的合金耐磨層接受外輻射熱而產生熱膨脹，合金耐磨層與焊接結構件外表面形成熱膨脹和外膨脹現象，兩結合面間形成相對應力交錯，導致合金耐磨硬化層大面積脫落，篦板耐磨性能失效。

篦板為普通結構焊接件，長期處于高溫狀態(tài)下工作，導致整體變形，結構焊縫開裂，漏水嚴重，成為影響燒結機正常運行的故障多發(fā)點。

齒輥裝配與篦板移動臺車進行動靜嚙合，將大塊高溫燒結礦破碎，在齒輥與蓖板之間的嚙合過程中，夾雜著高溫燒結礦進行相對運動，形成齒輥和蓖板間的強制磨損，造成篦板兩側磨損嚴重，結構強度下降而失效。

2 改造方案

（1）將蓖板分體制造，主體部分選用45#鑄造加工件，用以克服燒結礦在齒輥與蓖板之間相互嚙合時產生的摩擦力。當燒結礦卡在篦板之間，單輥輥齒在最大扭矩狀態(tài)下不能與篦板嚙合，這時篦板受到最大壓力，在這種狀態(tài)下篦板主體上的應力集中截面能否發(fā)生形變是檢驗篦板結構改造是否成功的關鍵。在這里我們要對篦板主體部分做一個強度校核，確保改造后的篦板主體結構適應現場工況條件，取3個最危險截面進行校核1、2、3：單輥電機型號為Y315L2-8-110，額定轉速740r/n。所以電機的額定輸出扭矩為T=9550P/N=9550×110/740=1419.6Nm；單輥型號為Φ2000×3740，單輥轉速為7.8 r/n。電機傳動效率為0.93，減速機傳動效率為0.92，所以單輥轉動扭矩為T=1419.6×740/7.8×0.93×0.92=115232.2 Nm。單輥半徑為1米，所以產生的最大壓力為115232.2牛頓，每根篦板產生的壓力為115232.2/12=9602.7N。把整個梁抽象成簡支梁，其受力（如下圖3所示），F=115232.2N。其彎矩圖為三角形，頂點為M=FL/2=（9602.7/9.8）×1.415/2=693.3公斤.米，根據已知數據求出：M1=686.02公斤.米，M2=689.84公斤.米，M3=693.3公斤.米。

①疲勞強度校核（如表1）

許用安全系數[S]=1.8～2.5，計算安全系數均大于許用系數。故篦板的疲勞強度足夠。

②靜強度校核（如表2）

因為45號鋼δs=29，δb=58，所以δs/δb=0.5，當δs/δb取0.45～0.55之間時，[Ss]=1.2～1.5。計算安全系數均大于許用系數。故篦板的強度足夠。

（2）篦板上部采用保護帽的結構對篦板進行保護，材質選用Cr25Ni9WMO2Re高合金耐熱耐磨鑄造件。保護帽全長分為兩段，經常接觸燒結礦的一段磨損較嚴重，另一段磨損較輕，根據磨損的情況進行選擇性更換某一段，大大降低了備件成本。（結構見圖4）

（3）去掉篦板結構內循環(huán)水冷卻裝置，解決了因漏水而造成的設備故障，提高了設備運行的可靠性和節(jié)約了水資源。

3 改造效果

（1）原來設計篦板為整體結構，必須整體更換，現結構為分體式三件結構，只需要更換磨損嚴重的前段部分，后段和篦板主體可繼續(xù)使用，節(jié)約了直接備件費用。（2）原篦板更換需要將篦板小車拉出進行篦板拆除或安裝，更換一次需要12小時，改造后篦板安裝不需要將篦板小車拉出，可隨時更換，優(yōu)化了檢修周期。（3）原設計篦板采用循環(huán)水冷卻方式，現結構去除了循環(huán)水冷卻，減少了一個漏水故障點且節(jié)約了水資源。（4）原設計篦板在更換時需要人工10個，現篦板安裝只需要4人，節(jié)約了勞動力，減少了工人的勞動強度。取得了較好的社會效益。（5）燒結廠3臺265㎡燒結機陸續(xù)進行了相應改造，取得了較好的效果。

4 效益計算

（1）節(jié)約備件費用：[（2.2萬元-1.1萬元）×14件]×12/8=23.1萬元（2.2：原篦板價格1.1：現需要更換的前段篦板價格使用周期8個月）。（2）提高生產取得的效益：7500噸/天×50元/噸×2%×365天=136.9萬元（按至少提高燒結機作業(yè)率1%計算：平均每臺燒結機每月定修一次，每次節(jié)約8小時，一年96小時計4天，節(jié)約作業(yè)率4/365=1%）。（3）節(jié)約水資源：3M3/h×24h×360天×5元/ M3=130萬元。（4）節(jié)約人工費用：120元/人×6人×12/8=0.108萬元。（5）4臺燒結機合計：（23.1+136.9+130+0.108）×4=1160萬元/年。

5 結語

2011年2月份在新二區(qū)265㎡燒結機上進行了安裝，經過2年的實際應用證明，達到了預期效果。從2012年開始在另外3臺燒結機上推廣應用。到現在使用情況一直較好。該篦板的使用，大大降低了成本，提高了生產效率，取得了較好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]王振龍主編.[燒結原理與工藝].兵器工業(yè)出版社，2003.

[2]薛俊虎主編.[燒結生產技能知識問答].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

[3]傅菊英，姜濤 朱德慶主編.[燒結球團學].中南工業(yè)大學出版社，1996.

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