0、引言
篦冷機(jī)屬于水泥廠熟料燒成系統(tǒng)的重要主機(jī)設(shè)備，它擔(dān)負(fù)著對(duì)高溫紅熱熟料（1 400℃左右）進(jìn)行冷卻、熱回收、輸送、破碎等多重功能。
其中冷卻意味著在篦冷機(jī)長(zhǎng)度方向上的溫度場(chǎng)呈現(xiàn)遞減的溫度梯度，即篦冷機(jī)入料端的熟料溫度最高，隨著篦床下鼓入的冷卻風(fēng)與高溫紅熱熟料進(jìn)行充分地氣固熱交換，到篦冷機(jī)出料端的熟料溫度已降至最低（65℃+環(huán)境溫度），因此在不同的溫度段篦板受到氧化腐蝕的情況就不相同，篦板和側(cè)板應(yīng)選用不同的耐熱鋼材料。
熱回收意味著篦冷機(jī)的冷卻風(fēng)與高溫紅熱熟料進(jìn)行充分地氣固熱交換后形成的熱風(fēng)，一部分作為二、三次風(fēng)分別人窯和分解爐，其余部分用于煤磨烘干和余熱發(fā)電，能顯著降低熟料燒成系統(tǒng)的能耗。
輸送意味著篦冷機(jī)要將熟料從入料端送至出料端，篦板和側(cè)板會(huì)受到熟料相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的切削磨損和刮傷，因此選用篦板和側(cè)板的材料時(shí)應(yīng)充分考慮耐磨性。
破碎意味著篦冷機(jī)的熟料破碎機(jī)要將大塊熟料破碎成規(guī)定的出料粒度（一般要求<25 mm），錘頭會(huì)受到嚴(yán)重磨損和強(qiáng)烈沖擊，冷卻后的熟料硬度較高，因此錘頭應(yīng)選用高韌性耐磨材料。另外，破碎后的
熟料顆粒具有較高的能量，會(huì)對(duì)周邊的殼體和柵條裝置產(chǎn)生沖擊磨損，這些部位也應(yīng)選用抗沖擊的耐磨材料。
面對(duì)磨損存在的事實(shí)，設(shè)計(jì)開發(fā)人員一般從兩方面人手：一是認(rèn)真選用耐磨材料；二是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用創(chuàng)新性的抗磨措施。本文就這兩方面作一個(gè)簡(jiǎn)要介紹和分析。
1、篦冷機(jī)耐磨材料的選用
1.1蓖板和側(cè)板材料的選用
1.1.1高溫段蓖板和側(cè)板材料的選用
在篦冷機(jī)人料端的熟料溫度最高（1 400℃左右），它對(duì)篦板和側(cè)板的高溫氧化腐蝕最為嚴(yán)重，因此選擇篦板和側(cè)板材料的要求最高。另外，該處篦床不同的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)篦板和側(cè)板材質(zhì)的要求也不相同。
根據(jù)篦冷機(jī)入料端的工況條件和磨損失效機(jī)理，該處的篦板和側(cè)板應(yīng)選用抗氧化性能好、耐熱溫度高，并具有較好抗磨性能的耐熱鋼。根據(jù)合金元素及碳在鋼中的影響和作用，我們知道：Ni元素是奧氏體形成元素，與Cr配合作用好，抗氧化性也好；C元素含量在上限，有利于抗磨和耐熱，但是不利于抗氧化，因此耐熱鋼的含碳量應(yīng)盡量控制在中線附近，一般為0,25%～0,400/0左右。綜合上述因素，根據(jù)我國(guó)耐熱鋼鑄件標(biāo)準(zhǔn)(GB/T8492-1987)，我們推薦在篦冷機(jī)高溫段（熟料溫度為l 400～700℃左右）的篦板和側(cè)板選擇ZG35Cr26N112耐熱鋼。這種耐熱鋼最高使用溫度為1 100℃，高溫強(qiáng)度高，抗氧化性能和抗磨性能良好。也可以選用含碳量略高的ZG40Cr25Ni20耐熱鋼，其最高使用溫度為1 150℃，具有較高的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度，抗高溫氣體腐蝕能力強(qiáng)，抗磨性能良好，但是成本較高。
篦冷機(jī)入料端不同的篦床結(jié)構(gòu)，對(duì)篦板和側(cè)板材質(zhì)的要求也不盡相同。例如，第一、二代篦冷機(jī)和少數(shù)單位設(shè)計(jì)的第三代篦冷機(jī)，入料端的第一排篦板為活動(dòng)篦板，窯卸落的熟料很快被活動(dòng)篦板推走，沒(méi)有生根的基礎(chǔ)，不會(huì)形成雪人。其缺點(diǎn)是，從窯卸落的高溫紅熱熟料直接沖刷在篦板上，使篦板產(chǎn)生高溫氧化剝落，磨損也特別嚴(yán)重，即使選用ZG40Cr25Ni20耐熱鋼，其使用壽命也只有3～6個(gè)月。難免需要頻繁更換高溫段的篦板，大大降低了篦冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率(≤80%)，成本增加較多。
1.1.2中溫段篦板和側(cè)板材料的選用
在篦冷機(jī)的中溫段，熟料已得到顯著地降溫，熟料溫度變?yōu)?00—400℃左右。熟料的高溫氧化腐蝕能力已經(jīng)明顯降低，加之厚料層控制技術(shù)的運(yùn)用，能有效地保護(hù)篦板。由于料層較厚，在最底層緊挨篦板的熟料得到了充分地冷卻，防止了上層高溫熟料對(duì)篦板的熱磨損和熱腐蝕，有利于延長(zhǎng)篦板的使用壽命。在篦冷機(jī)中溫段的篦板和側(cè)板材料可以選用ZG30Cr26Ni5耐熱鋼，其最高使用溫度為1 050℃，具有較好的高溫強(qiáng)度，抗氧化性能較好，抗磨性能良好，承載使用溫度可達(dá)650℃。或者選用ZG35Cr24N17SiN耐熱鋼，最高使用溫度為1100℃，高溫強(qiáng)度高，抗氧化性能好，但是成本較高，一般不推薦使用。
1.1.3低溫段篦板和側(cè)板材料的選用
在篦冷機(jī)的低溫段，熟料溫度已經(jīng)降至最低，一般為400～110℃左右。這時(shí)，熟料的硬度已經(jīng)達(dá)到最高，篦板和側(cè)板選材時(shí)，主要考慮其耐磨性能，并具有一定的抗氧化能力。我們推薦選用ZG40Cr9S12或ZG30Cr18Mn12Si2N．也可以選用ZG30Cr26Ni5耐熱鋼，成本略高一些。
1.2破碎機(jī)錘頭材料的選用
篦冷機(jī)熟料破碎機(jī)的工作原理是利用高速旋轉(zhuǎn)錘頭的動(dòng)能，將大塊熟料進(jìn)行沖擊破碎，同時(shí)將熟料向反擊方向高速拋射，使落入機(jī)體下方的熟料被錘頭和柵條板剪切擠壓，符合要求的顆粒從柵條板的篦縫中排出。
破碎機(jī)錘頭的磨損機(jī)理較為復(fù)雜，錘頭的磨損與錘頭本身的材質(zhì)、質(zhì)量等密切相關(guān)，還與破碎物料性質(zhì)（進(jìn)出物料粒度、硬度）、工況條件密不可分。此處不作詳細(xì)探討，只對(duì)熟料破碎時(shí)錘頭的磨損機(jī)理作一個(gè)簡(jiǎn)要分析。
由于冷卻后的熟料硬度較高，當(dāng)熟料與高速旋轉(zhuǎn)的錘頭產(chǎn)生正面猛烈撞擊時(shí)，熟料的錐角會(huì)壓入錘面，在錘面上形成撞擊坑，大塊熟料的沖擊力轉(zhuǎn)化為對(duì)錘面的壓應(yīng)力，對(duì)錘頭產(chǎn)生撞擊鑿削磨料磨損。當(dāng)熟料以一定的角度與高速旋轉(zhuǎn)的錘頭產(chǎn)生撞擊時(shí)，撞擊力分解為垂直錘面的法向壓應(yīng)力和平行錘面的切向應(yīng)力。其中法向壓應(yīng)力在錘面上形成撞擊坑，切向應(yīng)力對(duì)錘頭表面產(chǎn)生切削，形成一道道切削溝槽，對(duì)錘頭形成切削沖刷磨損。綜上所述，錘頭的磨損失效機(jī)理是撞擊鑿削磨料磨損和切削沖刷磨損，因此錘頭應(yīng)選用高韌性耐磨材料。
高錳鋼具有良好的塑性和韌性，受到強(qiáng)烈沖擊后會(huì)產(chǎn)生加工硬化，增加了變形抗力，其耐磨性又較好，是熟料破碎機(jī)錘頭的首選材料，特別適合大中型破碎機(jī)50 kg以上的錘頭。一般熟料破碎機(jī)錘頭的重量為63.5—65 kg左右，最大熟料粒度在400 mm～600 mm，受沖擊力大，高錳鋼的加工硬化特性能得到充分發(fā)揮。根據(jù)我國(guó)高錳鋼鑄件標(biāo)準(zhǔn)（GB/T5680-1998）…，我們推薦選用ZGMn13-2或ZGMn13-3高錳鋼作為熟料破碎機(jī)的錘頭和襯板材料。鑄件必須經(jīng)過(guò)水韌處理，其顯微組織應(yīng)為單一奧氏體，力學(xué)性能應(yīng)符合國(guó)標(biāo)中的規(guī)定。水韌處理后，高錳鋼的性能才能得到充分發(fā)揮，才具有高的抗拉強(qiáng)度，塑性、韌性和無(wú)磁性，使用中受到劇烈沖擊和強(qiáng)大壓力變形時(shí)，表面產(chǎn)生加工硬化，并有馬氏體形成，從而形成高的耐磨表面層，而內(nèi)層仍然保持優(yōu)良的韌性，即使零件磨損到很薄，仍能承受較大的沖擊負(fù)荷。
1.3蓖冷機(jī)其它部位耐磨材料的選用
在篦冷機(jī)破碎熟料時(shí)，部分熟料顆粒向反擊方向高速拋射，猛烈撞擊上殼體，形成撞擊坑，產(chǎn)生撞擊鑿削磨料磨損。為了防止熟料顆粒在篦床上拋射過(guò)遠(yuǎn)，造成多次重復(fù)冷卻，一般在熟料破碎機(jī)前方設(shè)置多排鏈幕來(lái)阻擋。在熟料顆粒的打擊區(qū)域，設(shè)置防沖擊襯板，材料一般為16Mn的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，或用ZGMn13-1。
在篦冷機(jī)支撐裝置中的托輪和輪軌，亦屬于易磨損件。托輪和輪軌之間屬于單純受壓應(yīng)力，要求耐磨。一般推薦選用ZG310-570鑄造碳鋼件，加工好后進(jìn)行表面淬火處理，淬硬深度為5 mm—8 mm，硬度達(dá)到HRC50左右。
1.4第四代冷卻機(jī)特有部件耐磨材料的選用
第四代冷卻機(jī)無(wú)論是新型推動(dòng)棒式高效冷卻機(jī)還是成都院的新型S篦冷機(jī)，前者的推動(dòng)棒和密封罩，后者的刮板及密封罩，都暴露在熟料中。推動(dòng)棒、刮板和密封罩的迎料面都選用了可以進(jìn)行硬質(zhì)表面處理的耐磨材料。另外新型S篦冷機(jī)上配置的輥式破碎機(jī)的輥?zhàn)右彩侨绱恕?br />
2、篦冷機(jī)上采用的抗磨措施
在篦冷機(jī)的研制中，技術(shù)人員很重視磨損問(wèn)題，一是盡量減少部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，二是充分利用熟料自保護(hù)層的作用。
國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)單位設(shè)計(jì)的第三代篦冷機(jī)或第四代篦冷機(jī)入料端的前幾排篦板均設(shè)計(jì)成一定傾斜角度的固定篦床。由于熟料具有一定的休止角度，使得固定篦床上的篦板與流動(dòng)的紅熱熟料層之間形成了一層靜止的冷熟料層，即輸送通道自動(dòng)抗磨保護(hù)層（圖1），又簡(jiǎn)稱為熟料自保護(hù)層，摩擦發(fā)生在熟料層之間。靜止的冷熟料層對(duì)篦板起到隔熱保護(hù)層的作用，隨著紅熱熟料層滑過(guò)這層靜止冷熟料層，防止了篦板的熱磨損和過(guò)熱荷載，大大提高了篦板的使用壽命，減少了熱端篦床的機(jī)械故障率，顯著提高了篦冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率(≥95%)。即使選用ZG30Cr26Ni5耐熱鋼，其使用壽命也可達(dá)到I5個(gè)月左右。選用ZG35Cr26Ni12耐熱鋼，其使用壽命可達(dá)到24個(gè)月以上。
新型S篦冷機(jī)的S型低阻力無(wú)漏料固定篦板采取的特殊設(shè)計(jì)，確保形成熟料自保護(hù)層。由于篦板與接觸篦板的物料層無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，篦板基本沒(méi)有磨損。
3、結(jié)束語(yǔ)
總之，根據(jù)不同的工況條件，合理選用篦冷機(jī)的耐熱耐磨材料與抗磨措施，做到有的放矢，就能夠有效地提高篦冷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率，為企業(yè)節(jié)約大量成本，取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
三門峽富通新能源銷售破碎機(jī)、顎式破碎機(jī)、顆粒機(jī)等機(jī)械設(shè)備。
