1、概述
單輥
破碎機(jī)是燒結(jié)生產(chǎn)工藝中重要的設(shè)備之一，目前，攀鋼煉鐵廠6臺(tái)燒結(jié)機(jī)上均采用單輥破碎機(jī)。單輥破碎機(jī)安裝于燒結(jié)機(jī)尾部，其主要作用是將燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)傾翻下來(lái)的尚處于750 – 850℃高溫、塊度達(dá)300 - 500 mm的紅熱燒結(jié)餅塊進(jìn)行破碎，達(dá)到粒度小于150 mm的工藝要求。單輥破碎機(jī)主要由齒輥裝置（主軸、星輪體、軸承）、供排水裝置、篦板、傳動(dòng)裝置、導(dǎo)料溜槽、篦板支座、破碎機(jī)防塵罩、機(jī)下漏斗等組成。
單輥破碎機(jī)工作原理是由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速機(jī)通過(guò)齒輪聯(lián)軸器帶動(dòng)齒輥旋轉(zhuǎn)，當(dāng)熱燒結(jié)礦從燒結(jié)機(jī)尾卸到固定的篦板上時(shí)，不斷旋轉(zhuǎn)的破碎齒插入篦板間隙中，與篦板產(chǎn)生剪切力，使大塊的燒結(jié)礦得到粉碎。采用這種形式的單輥破碎機(jī)，破碎燒結(jié)塊能力強(qiáng)、效率高，被破碎的燒結(jié)礦粒度均勻，而且機(jī)體緊湊，價(jià)格低廉，工作可靠。但隨著燒結(jié)機(jī)的改造，燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)能力有了大幅度提高，原有的單輥破碎機(jī)結(jié)構(gòu)形式已不能滿足生產(chǎn)所需；另外，破碎機(jī)長(zhǎng)期處于高溫、重載、大沖擊等環(huán)境下運(yùn)行，致使輥體磨損較快，更換周期短，壽命低，成為制約生產(chǎn)的主要因素，從運(yùn)行狀態(tài)中發(fā)現(xiàn)，主要存在以下問(wèn)題。
2、單輥破碎機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的主要故障
1)單輥破碎機(jī)結(jié)構(gòu)是9排齒輥，每排齒輥有四個(gè)齒，整個(gè)輥體共36個(gè)破碎齒。每排9個(gè)齒成一字型排列，這種結(jié)構(gòu)形式因9個(gè)齒同時(shí)破碎，故破碎阻力大，同時(shí)燒結(jié)礦自臺(tái)車(chē)落下時(shí)燒結(jié)礦同時(shí)沖擊在9個(gè)齒上，這種沖擊力通過(guò)輥體直接傳到傳動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)破壞性強(qiáng)，經(jīng)常發(fā)生設(shè)備故障。
2)單輥破碎機(jī)輥體采用可更換式齒冠結(jié)構(gòu)，篦板部采用保護(hù)帽與大篦板組合結(jié)構(gòu)形式。齒冠和保護(hù)帽的材質(zhì)是ZCMnl3，這種材質(zhì)在常溫狀態(tài)下耐磨性質(zhì)還可以，但在740 - 850℃高溫狀態(tài)和強(qiáng)烈沖擊條件下連續(xù)作業(yè)就不那么理想，其使用壽命非常短，經(jīng)常需要停機(jī)檢修進(jìn)行更換，嚴(yán)重制約燒結(jié)機(jī)作業(yè)率和產(chǎn)量，且加劇檢修工人勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，迫切需要能夠找到一種延長(zhǎng)單輥破碎機(jī)使用壽命的方法。
3)9排齒結(jié)構(gòu)的單輥對(duì)燒結(jié)礦破碎后，存在燒結(jié)礦粒度偏小問(wèn)題，造成成品率低，影響后續(xù)工序和能耗升高。
3、改進(jìn)措施
3.1輥體部分
1)將齒輥原來(lái)的9排改為7排；每個(gè)星輪由原來(lái)的4
個(gè)齒改為3個(gè)齒（如圖3所示），這樣單輥破碎機(jī)破碎齒總齒數(shù)為21個(gè)，比原來(lái)的36個(gè)齒減少了15個(gè)；星輪3個(gè)齒成120。均勻分布；相臨兩排齒輥錯(cuò)開(kāi)60。安裝，采用這種結(jié)構(gòu)破碎齒在圓周內(nèi)由原來(lái)均布4個(gè)齒增加為6個(gè)齒，這樣齒輥旋轉(zhuǎn)時(shí)由原來(lái)的9個(gè)齒同時(shí)破碎變?yōu)?個(gè)齒和3個(gè)齒交替破碎，有效地分解了破碎力，使破碎力在圓周內(nèi)均勻分布，輥體受力更加均勻，避免了破碎力集中，減小工作負(fù)荷，單位時(shí)間破碎頻度增加，同時(shí)自燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)卸下的燒結(jié)礦對(duì)破碎齒的沖擊力也大為減小，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)破壞性降低。
2)取消齒冠一星輪體組合形式，將破碎齒與星輪體制成如圖4形狀，并在破碎齒工作面上堆焊耐磨、耐熱合金硬化層，當(dāng)輥體磨損嚴(yán)重時(shí)可以整體更換，避免以前經(jīng)常停機(jī)更換齒冠，大幅度降低停機(jī)檢修時(shí)間。
3.2篦板部
因單輥破碎齒輥排數(shù)由9排改為7排，故篦板部篦板數(shù)量相應(yīng)由10根改為8根（如圖4所示），排口礦寬度由160≠mm增大到240≠mm，排口礦寬度增大后改變了破碎后燒結(jié)礦的粒度分布，提高燒結(jié)礦成品率。將篦板部的保護(hù)帽取消，將篦板制作成整體式，由耐磨、耐熱合金堆焊而成，并通水冷卻，以提高其使用壽命，當(dāng)一端磨損到一定程度時(shí)可調(diào)頭使用，達(dá)到降低成本，延長(zhǎng)使用壽命目的，避免過(guò)去每半個(gè)月停機(jī)更換保護(hù)帽等突出矛盾，實(shí)現(xiàn)單輥破碎機(jī)整體長(zhǎng)壽化。
3.3單輥破碎機(jī)的焊接
單輥破碎機(jī)上的齒輥、篦板等部件在高溫條件下，受力復(fù)雜，磨損嚴(yán)重，故在其工作面上需要利用堆焊技術(shù)堆焊耐磨、耐熱合金硬化層，并通水冷卻，以延長(zhǎng)其使用壽命。
3.3.1齒輥焊接
齒輥焊接是用耐磨耐熱合金焊條(FHW850B、FKC430)將主軸（六方軸）、破碎齒焊接在一起。
1)破碎齒焊接破碎齒是用耐磨、耐熱合金焊條將齒冠、堵板和本體焊接而成的。
本體的材質(zhì)是ZC35，外表面經(jīng)機(jī)械加工后再進(jìn)行超聲波探傷，探傷合格后可將堵板組合在本體的方孔內(nèi)，點(diǎn)焊固定后用J506焊條焊好四周的角焊縫，再用同樣焊條將方孔的其余部分塞焊滿，端部磨平；堵板焊好后，進(jìn)行0.75 MPa的水壓實(shí)驗(yàn)，保壓30 min以上，不得出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。
齒冠由厚度為10 - 16 mm、材料相同、形狀各異、采用冷熱不同工藝方法彎制成所需形狀的鋼板組合焊接而成。齒冠焊好后再與本體組合、焊接在一起，完成破碎齒骨架制作。隨后，再將破碎齒堆焊骨架固定在旋轉(zhuǎn)胎具上，進(jìn)行堆焊。
堆焊分兩部完成：
第一步用FHW850B焊條堆焊破碎齒本體兩側(cè)，堆焊層厚度為5 mm，但在靠近齒根坡口15 - 20 mm處暫時(shí)先不堆焊。
第二步用FKC430焊條堆焊破碎齒齒冠、齒刃的框格
部分，其單面堆焊厚度為52 mm。
這兩步堆焊完成后，進(jìn)行第二次水壓試驗(yàn)，合格后，修整、磨削破碎齒外表面，檢驗(yàn)各部尺寸、公差滿足設(shè)計(jì)要求。
2)齒輥與破碎齒焊接齒輥與破碎齒的組合、焊接、堆焊分五步完成。
第一步劃線與堆焊。將齒輥裝卡在柱塞堆焊機(jī)上，在破碎齒組合位置和兩個(gè)齒之間的第一次堆焊位置進(jìn)行堆焊。
第二步組合、焊接破碎齒。將21個(gè)破碎齒組合、點(diǎn)焊牢固，用角鋼或槽鋼支撐在兩個(gè)齒之間和同一圓周的三個(gè)齒上并焊牢，以達(dá)到控制其焊接變形的目的。然后用J506焊條將各破碎齒齒根部的破口和角焊逢按照多層焊接的方法完成，但且不允許將一個(gè)齒的破口、角縫一次焊完，必須兼顧其它各齒。被焊件在堆焊或焊接前均需進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱方法可采用煤氣或紅外線加熱墊等方法進(jìn)行。
第三步進(jìn)行水壓試驗(yàn)。當(dāng)主軸上的21個(gè)破碎齒全部焊接完成后，進(jìn)行水壓試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力為0. 75 MPa，保壓30 min，不得出現(xiàn)滲漏。
第四步進(jìn)行齒輥及破碎齒其余部分的堆焊。當(dāng)齒輥水壓試驗(yàn)合格后，用FHW850B焊條堆焊破碎齒，使其整個(gè)部件的外表面連成一體。這部分堆焊層的厚度仍為5 mm，堆焊層的表面硬度為大于或等于45HRC。
第五步進(jìn)行第二次水壓試驗(yàn)及熱處理。齒輥焊接、焊補(bǔ)、堆焊全部完成后，進(jìn)行第二次水壓試驗(yàn)，其要求與前一次相同。然后將齒輥上所有支撐切除，表面磨好，進(jìn)行整體熱處理，以消除焊接應(yīng)力，改變性能。
3.3.2篦板體焊接
篦板體是用耐磨耐熱合金焊條FHW850B、FKC430將本體、骨架焊接、堆焊而成的。
1)、本體的焊接本體由底板、法蘭、頂板、側(cè)板、隔板組合、焊接而成。
本體是篦板體的主體和心臟，內(nèi)通循環(huán)水冷卻，外堆焊耐磨耐熱合金。由于本體是堆焊合金和焊接骨架的依托，因此必須保證其焊接質(zhì)量。本體上所有焊逢在焊接后要進(jìn)行超聲波探傷檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后進(jìn)行0. 75 MPa的水壓試驗(yàn)，保壓30分鐘以上不得出現(xiàn)滲漏。隨后要進(jìn)行探傷和試壓，合格后再對(duì)焊逢質(zhì)量、尺寸、公差等項(xiàng)檢驗(yàn)并進(jìn)行退火處理，以消除焊接應(yīng)力。
2)、骨架的焊接骨架由多種不同尺寸(10～16 mm)的鋼板組合、焊接而成。
第一步將兩件篦板體非骨架一側(cè)若干個(gè)焊塊連焊在一起，然后將兩段的工裝支承軸用螺栓連接好，吊放在焊接托輥上，焊接骨架上的角焊逢之后再進(jìn)行堆焊。
第二步堆焊梯形面積為5 mm厚的焊層，其基本要求如下：
①磨耐熱合金堆焊后的表面應(yīng)保證平整，其局部凸起凹陷均不得超過(guò)3 mm；
②耐磨耐熱合金堆焊應(yīng)與本體及骨架形成一個(gè)整體，不得有裂縫、裂紋、縮松、氣孔等影響產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)象存在；
③堆焊后堆焊層的表面硬度不得低于45HRC；
④焊接、堆焊后應(yīng)保證工件平直，在任何方向均不得彎曲或翹起；
⑤5 mm堆焊層用FHW850B焊條堆焊；
⑥焊件焊后進(jìn)行退火熱處理，以消除焊接應(yīng)力；
⑦熱處理后對(duì)焊件進(jìn)行第二次超聲波探傷和第而次水壓試驗(yàn)；
第三步堆焊篦板體兩側(cè)厚度10 mm的若干個(gè)方框格：
用FKC430耐磨耐熱合金焊條堆焊10 mm厚的若干個(gè)方框格。第四步用耐磨耐熱的合金焊條堆焊篦板體兩側(cè)厚度為67 mm的若干個(gè)方框格。
第五步焊后處理。
①堆焊表面的二次加熱。當(dāng)一個(gè)方框堆焊完以后，立即將焊鉗換成碳極鉗，使堆焊表面受到電弧熱，比下面凝固緩慢。
②熱處理。篦板體兩件連體焊接、堆焊后，吊下托輥放平，溫度達(dá)到常溫后，拆去兩端焊接工裝支承軸，但連接兩個(gè)篦板體的焊塊不去掉，仍使兩件連體進(jìn)行熱處理，以消除焊接和堆焊所產(chǎn)生的焊接應(yīng)力，并改善韌性和塑性，提高篦板體的使用壽命。
4、結(jié)束語(yǔ)
本次改造主要是針對(duì)單輥破碎機(jī)工作場(chǎng)合處于高溫、重載，沖擊力大環(huán)境下，其使用壽命短，故障率高，檢修維護(hù)檢修工作量大等問(wèn)題，通過(guò)理論分析并結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，采取改變輥體結(jié)構(gòu)裝配形式，減少齒排數(shù)，表面堆焊耐磨層，篦板采用水冷式等各項(xiàng)措施，解決了輥體和篦板部各易損件磨損快、壽命低等問(wèn)題。實(shí)踐證明，通過(guò)改造后的輥體和篦板部使用壽命有了大幅度提高，輥體使用壽命可以達(dá)到6個(gè)月，篦板使用壽命可以達(dá)到12個(gè)月，不僅降低備品消耗，而且減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，更主要的是提高燒結(jié)機(jī)作業(yè)率，滿足生產(chǎn)需要，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。取得了預(yù)期效果。
相關(guān)破碎機(jī)產(chǎn)品：
1、
顎式破碎機(jī)
2、
圓錐破碎機(jī)
3、
雷蒙磨粉機(jī)
