1、改進(jìn)前的工況
濟(jì)鋼第一燒結(jié)廠建于1994年，為兩臺(tái)2×90rTi2燒結(jié)機(jī)，至2001年底，日產(chǎn)成品燒結(jié)礦約7500t。熔劑破碎區(qū)配備5臺(tái)∮l000mm×1000mm可逆錘式破碎機(jī)，主要破碎生石灰、石灰石和輕燒白云石，每臺(tái)設(shè)計(jì)產(chǎn)量為100 - 150t/h，設(shè)計(jì)最大給料粒度80mm,出料粒度≤3mm。從燒結(jié)機(jī)投產(chǎn)開(kāi)始，燒結(jié)礦產(chǎn)量和使用的熔劑一直比較穩(wěn)定，五臺(tái)錘式破碎機(jī)從檢修周期、工藝需要和工人勞動(dòng)強(qiáng)度方面都可滿足燒結(jié)機(jī)的生產(chǎn)需要，錘頭的使用壽命問(wèn)題也沒(méi)有暴露出來(lái)。
從2001年底開(kāi)始，原來(lái)平衡的狀況被打破了。首先，燒結(jié)廠準(zhǔn)備在2002年的工藝及自動(dòng)化改造中將兩臺(tái)90m2燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容為兩臺(tái)120mz燒結(jié)機(jī)。其次，根據(jù)工藝布置的需求，原來(lái)的五臺(tái)錘式破碎機(jī)取消兩臺(tái)，保留三臺(tái)。這樣，錘式破碎機(jī)能否適應(yīng)新的工藝狀況，滿足燒結(jié)機(jī)的生產(chǎn)需要，就顯得尤為重要。而對(duì)錘式破碎機(jī)來(lái)講，影響其檢修周期的關(guān)鍵在于錘頭的使用壽命，因此為了保證整個(gè)工藝改造的成功，進(jìn)行了錘頭的長(zhǎng)壽化攻關(guān)和工業(yè)試驗(yàn)。
2、錘頭的磨損分析及長(zhǎng)壽化改進(jìn)措施
2.1錘頭的磨損分析
濟(jì)鋼使用的錘頭幾何形狀如圖1所示，錘頭邊緣進(jìn)行破碎的工作區(qū)域被稱為工作區(qū)。由錘式破碎機(jī)的工作原理可知，隨著錘頭不斷被磨損，工作區(qū)將發(fā)生變化，物料對(duì)錘頭的磨損方式也將發(fā)生變化，在錘頭工作初期，沖擊為主要受力方式，而當(dāng)錘頭被磨損到一定程度時(shí)，物料對(duì)錘頭工作面產(chǎn)生沖刷作用，導(dǎo)致破碎效率明顯降低，就必須倒換錘面或更換錘頭了。從錘頭的材料分析，濟(jì)鋼燒結(jié)廠的錘頭，長(zhǎng)期以來(lái)一直采用高錳鋼即ZGMn13制造，這種鋼材的主要特點(diǎn)是：在較大的沖擊或接觸應(yīng)力作用下，表面層將迅速產(chǎn)生加工硬化，從而增強(qiáng)耐磨強(qiáng)度，當(dāng)破碎物料受到的沖擊并不強(qiáng)烈時(shí)，高錳鋼具有的加工硬化性能不能充分得以發(fā)揮，因此高錳鋼錘頭表現(xiàn)出磨損快，使用壽命短的弱點(diǎn)。
根據(jù)上述錘頭磨損的過(guò)程和高錳鋼的特性來(lái)看，在破碎中等硬度以下的巖石時(shí)，由于ZGMn13這種材料的加工硬化性能不能充分得以發(fā)揮，因此在錘頭工作初期，由于沖擊而引起的磨損就比較快，進(jìn)而影響到隨后開(kāi)始的沖刷磨損，使沖刷磨損的速度同樣變快，最終縮短了錘頭的使用壽命。
基于上述分析考慮，要想提高錘頭的使用壽命，在工藝要求和破碎設(shè)備不改變的前提下，就要采取措施提高錘頭的硬度，特別是工作區(qū)域的耐磨硬度。只有這樣，才能延長(zhǎng)錘頭的使用壽命。
2.2錘頭的改進(jìn)措施
2.2.1 堆焊硬質(zhì)合金
由于濟(jì)鋼燒結(jié)廠的單輥破碎機(jī)轉(zhuǎn)子和四輥破碎機(jī)輥皮在延長(zhǎng)使用壽命時(shí)都采用了堆焊硬質(zhì)合金的辦法，所以在錘頭的長(zhǎng)壽化問(wèn)題上我們首先想到了堆焊的方法。但是，錘頭的工況和上述兩種部件明顯不同，確定錘頭磨損到什么狀況時(shí)堆焊耐磨層就非常關(guān)鍵。為此，進(jìn)行了多次試驗(yàn)，最后發(fā)現(xiàn)，在錘頭厚度方向上，當(dāng)錘頭磨損到bl點(diǎn)(r=10mm)時(shí)．錘頭的單位純磨耗最小。因而在錘頭磨損到b／點(diǎn)范圍附近時(shí)進(jìn)行堆焊效果最好。
采用了一種中錳中鉻合金焊劑作為堆焊材料，其中錳含量為7%～8%，鉻含量為5%～6%。錳主要起到抗沖擊和強(qiáng)化材料的沖擊硬化性能，鉻主要提高材料的淬透性，增加耐磨層的厚度。通過(guò)堆焊處理后，錘頭的使用壽命提高將近一倍，取得了較好的效果。不過(guò)堆焊是在錘頭磨損到一定程度后的修復(fù)過(guò)程，在修復(fù)前必須要把錘頭從設(shè)備上換下來(lái)處理，這樣，設(shè)備的停機(jī)時(shí)間和檢修工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和以前相比都沒(méi)有減少，于是考慮從錘頭的材料方面進(jìn)行改進(jìn)。
2.2.2錘頭材料的改進(jìn)
錘頭是工作于惡劣工況下的易損件，要求具有耐磨和耐沖擊性能，同時(shí)又要有一定的韌性，通過(guò)幾年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)高錳鋼在破碎熔劑時(shí)，主要薄弱點(diǎn)在耐磨和耐沖擊性能方面，而韌性方面則完全能滿足生產(chǎn)的需要，因而材料的改進(jìn)主要是提高錘頭的硬度。
為了兼顧錘頭的韌性，含碳量選擇0.35%～0.45%，過(guò)高難以保證錘頭的韌性，過(guò)低難以滿足強(qiáng)度和耐磨性要求。錘頭厚度為84mm,為提高其淬透性，獲得高的強(qiáng)度和硬度，加入少量的鉻、鉬、鎳，同時(shí)調(diào)整了錳和硅的含量，新的材料設(shè)計(jì)成分見(jiàn)表1：
該材料成分在原來(lái)高錳鋼材料基礎(chǔ)上又添加了少量稀有合金元素，使該材料既具有高合金鑄造的耐磨性，又有較高的機(jī)械強(qiáng)度和控制性能。而稀有元素的增加使該材料的金相組織發(fā)生了變化，晶粒更為細(xì)密，強(qiáng)度更高，可塑性更強(qiáng)，并使金屬基體進(jìn)一步鈍化，使材料的耐磨性又得到了一次提高。
利用上述材料鑄造出新型的錘頭后，裝機(jī)運(yùn)行顯示，效果良好，壽命比高錳鋼(ZGMm13)增加了1倍，在一個(gè)壽命周期減少了一次設(shè)備停機(jī)。不僅提高了設(shè)備作業(yè)率，而且降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。
3、結(jié)論
1)通過(guò)錘頭的長(zhǎng)壽化改進(jìn)措施的實(shí)施，使錘頭的使用壽命提高為原來(lái)的2倍。適應(yīng)了燒結(jié)機(jī)工藝擴(kuò)容改造后的生產(chǎn)需要，消除了制約我廠發(fā)展的一個(gè)瓶頸。至2004年11月，兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)日產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了ll000t。
2)用新型合金鑄鋼材料替代傳統(tǒng)的高錳鋼，在水泥和石煤發(fā)電等行業(yè)應(yīng)用已經(jīng)比較普遍，在燒結(jié)廠則很少，主要是原來(lái)錘式破碎機(jī)的產(chǎn)量和作業(yè)率不高。隨著目前國(guó)內(nèi)燒結(jié)機(jī)的改造和錘式破碎機(jī)作業(yè)率的提高，這種材料將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。
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)
