1、概述
2002年南昌鋼鐵有限責(zé)任公司燒結(jié)廠的機(jī)燒礦由2001年的日產(chǎn)2 800 t增加到3 800 t。為了滿足機(jī)燒礦的生產(chǎn)需要，焦粉
破碎機(jī)的生產(chǎn)能力要增加40%以上。在充分利用原有的設(shè)備等條件下，通過改進(jìn)焦粉破碎機(jī)輥皮的硬度來增加焦粉破碎能力，找到了一條新的途徑。
2001年初，焦粉的日用量約為120 t，2002年燒結(jié)機(jī)通過擴(kuò)容改造后，焦粉的日用量不小于180 t，而焦粉的原料顆粒又是近年最大的。四輥破碎機(jī)原輥皮的切削周期要7N10 d切削一次，使用高硬度輥皮破碎，輥皮的切削周期是20d，經(jīng)過輥面的處理，輥皮的切削周期達(dá)到30d左右切削一次，極大地提高了設(shè)備的作業(yè)率。新高硬質(zhì)輥皮雖然能滿足目前的生產(chǎn)需要，但輥皮面卻很難切削修復(fù)，而且切削時(shí)間長，這是一個(gè)迫切需要解決的課題。
2、高硬度輥皮破碎時(shí)磨損特點(diǎn)
2.1高硬度輥皮
輥皮是安裝在輥軸上，由軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)對原料進(jìn)行破碎的部件，是一個(gè)外徑900mm，長度700 mm,厚度為90 mm的空心圓柱體。材質(zhì)ZG35CrNiMo，淬火后的硬度HRC等于50，相當(dāng)于HRA的75.8。特別是作業(yè)后經(jīng)過擠壓和兩輥的相互摩擦，輥皮面的HRA可達(dá)到80左右。
2.2輥皮的磨損
輥皮斷面產(chǎn)生橢圓，輥皮兩頭處的外徑不相等，輥皮面靠中間部位磨損較多等，主要表現(xiàn)在：
(1)上輥皮和下輥皮的磨損狀態(tài)不一樣，上輥兩輥皮是粗破，二輥的間隙較大，活動(dòng)輥的調(diào)整較好掌握，輥皮產(chǎn)生的橢圓度小，而且很少有雜物嵌入輥皮，使用的周期也較長。下輥兩輥皮是精破，二輥皮的間隙要求較小，活動(dòng)輥的調(diào)整難掌握，易產(chǎn)生兩輥的不平行，兩輥相互摩擦擠壓，造成輥皮面有異物嵌入，上層下料多集中在某一處等現(xiàn)象。
(2)上層粗破二輥皮磨損的常見現(xiàn)象見圖1所示：
兩輥皮磨損是對稱性，磨損形狀圓弧形，中間凹面深，兩頭磨損現(xiàn)象不明顯，主要是由頂端分料器將原料集中在中部投入所造成。
(3)下層精破二輥皮磨損的常見現(xiàn)象見圖2所示：
兩輥皮主要表現(xiàn)為非對稱性磨損，輥皮兩端一面是內(nèi)圓弧形狀，端面有材料凸起，另一面是外圓弧形狀，端面?zhèn)让嬗胁牧舷蛲馔蛊穑⒂胁灰?guī)則的缺裂，兩端面的磨損現(xiàn)象正好相反。中間部位的兩輥皮磨損不是對稱性，一邊磨損多，一邊磨損少。磨損的最深部位往往不在輥皮的中間，這主要是活動(dòng)輥調(diào)整不到位所產(chǎn)生的復(fù)雜現(xiàn)象。
(4)從輥皮的斷面來看，上下輥皮都會(huì)產(chǎn)生橢圓，但下輥皮的橢圓度較大。兩輥皮的不同的長度內(nèi)橢圓度是不相同的，輥皮面磨損部位深的地方，其斷面的橢圓度較大。這主要是輥皮在破碎中多次發(fā)生咬死現(xiàn)象所產(chǎn)生。
3、四輥破碎機(jī)的切削系統(tǒng)
四輥破碎機(jī)一端裝有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，上層1臺(tái)，下層1臺(tái)。它是破碎機(jī)的動(dòng)力源，電動(dòng)機(jī)通過減速機(jī)驅(qū)動(dòng)兩根主動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)，其它兩根被動(dòng)輥是靠破碎機(jī)另一端的皮帶帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。四輥破碎機(jī)的上層電機(jī)是雙速電機(jī)，轉(zhuǎn)速485 r/min及975 r/min，減速機(jī)速比為10。切削輥皮用的轉(zhuǎn)速48.5 r/min，其線速度137m/min。
四輥破碎機(jī)的輥皮切削系統(tǒng)是在其機(jī)架外端兩側(cè)中部裝有2根軸，刀架座裝于軸上。刀架座有上、下兩個(gè)面，既可對上輥皮面進(jìn)行切削，又可對下輥皮面進(jìn)行切削。刀架座是通過軸的一端的手輪旋轉(zhuǎn)使其沿著軸做直線運(yùn)動(dòng)，這是切削用的走刀系統(tǒng)。
4、高硬度輥皮的切削工藝
4.1切削準(zhǔn)備
(1)換好切削輥皮時(shí)使用的鏈條，采用4根輥?zhàn)佑?根鏈條連接在一起。調(diào)整好鏈條的松緊，必須考慮兩對輥?zhàn)娱g留有間隙；同時(shí)校正活動(dòng)輥與固定輥的平行度，斷開下層主動(dòng)輥與電機(jī)齒接手的接口。
(2)裝好四輥破碎機(jī)兩側(cè)中部機(jī)架外端2根起刀系統(tǒng)的軸及軸端手輪。走刀軸要以固定輥為基礎(chǔ)保持平行，軸要洗凈加少許30號機(jī)油并調(diào)節(jié)好軸上的刀架座間隙，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪能使刀架座在軸上輕松來回地移動(dòng)。
(3)把要切削輥皮軸的軸承座固定在機(jī)架上，固定輥的軸承座因固定的定位較好，采用一點(diǎn)緊固；活動(dòng)輥是靠彈簧調(diào)節(jié)定位，軸承座在受力的情況下會(huì)產(chǎn)生兩頭串動(dòng)，采用兩點(diǎn)緊固。這樣在切削高硬度輥皮時(shí)能有效地防止軸承座串動(dòng)而產(chǎn)生刀架振動(dòng)引起的扎刀、崩刃現(xiàn)象。
(4)對要切削的輥皮面逐個(gè)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)嵌入的雜物要及時(shí)進(jìn)行清除。
4.2切削刀具的選用
刀片采用碳化鈦鎳鉬合金YN05（其硬度HRA等于93.2），其硬度和耐熱性是硬質(zhì)合金中最高者，耐磨性接近陶瓷，適用于切削鑄鋼、合金鋼、淬硬鋼等加工。但抗沖擊和抗振動(dòng)性能差，其刀片的焊接工藝要求較高。
在四輥破碎機(jī)上使用YN05刀片對硬質(zhì)輥皮進(jìn)行切削，要解決兩個(gè)問題。第一，要解決刀片的焊接，在焊接刀片時(shí)要先對該刀片進(jìn)行預(yù)熱，焊接后馬上進(jìn)行保溫才能保證刀片完好的使用性能。第二，設(shè)計(jì)合理的刀頭幾何角度，提高其抗沖擊的能力。
受其材質(zhì)和切削速度的影響，切削力很大，又集中在刀刃刃口附近，切屑呈崩碎狀。為了保護(hù)刀刃，取負(fù)前角增強(qiáng)切削刃口的強(qiáng)度。因輥皮表面的粗糙度要求不高，切削厚度較厚，而刀片又要減少振動(dòng)，取較小的后角。為使切削重心向刀桿方向偏移，切削平穩(wěn)，保證刀頭強(qiáng)度取較大的負(fù)刃傾角。選用較小的主偏角能改變吃刀抗力與走刀抗力的比例，使走刀抗力減少有利于手輪操作，同時(shí)改善了刀頭的散熱條件及強(qiáng)度。為延長YN05刀片的正常磨損時(shí)間，一次性走刀車完輥皮面，應(yīng)適當(dāng)增大副后角。
4.3切削操作
刀具安裝在刀架中，刀頭伸出部分要盡可能短，螺桿要擰緊，保證切削時(shí)刀桿對刀架不產(chǎn)生位移。走刀量是人工操作，要盡量保持勻速進(jìn)給。由于切削力大，走刀量應(yīng)控制在0.2~ 0.3 mm/r。吃刀深度一般不大于2 mm。如圖4所示。
先找出輥皮面磨損的最低點(diǎn)A，測出A點(diǎn)到最高點(diǎn)B點(diǎn)之間的徑向距離，假定是5 mm，其次再找出輥皮面磨損的次低點(diǎn)C，C點(diǎn)到B點(diǎn)的徑向距離約等于2 mm。具體操作：(1)先用YA6或YG6X硬質(zhì)合金刀片倒角，兩端面倒角5×450; (2)用YN05右偏刀從左邊C點(diǎn)從右向左進(jìn)行切削，再用YN05左偏刀從右邊的C點(diǎn)從左向右進(jìn)行切削。(3)第二次吃刀深度約2 mm,從右端面向左進(jìn)行切削到左端面。最后精車一刀（切削時(shí)的切屑呈崩碎狀，飛濺較高且易燙傷人，顏色大多是金黃色或深黃金）。整個(gè)切削過程每步一般不需中途換刀，從C點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)刀切削有利于（因輥面有橢圓）準(zhǔn)確地控制吃刀深度及走刀次數(shù)，而且還有利于防止車刀的崩刃，能校正輥面的平行度，提高輥面的利用率。
4.4切削后輥面的整理
對四輥破碎機(jī)的上下輥皮面的磨損程度分析，四輥破碎機(jī)輥皮面經(jīng)過切削修復(fù)后的素線約呈弧線。為了減少輥皮面的切削次數(shù)，提高破碎機(jī)的作業(yè)率，經(jīng)過多次實(shí)踐證明，根據(jù)四輥破碎機(jī)輥皮的磨損特點(diǎn)對輥皮面做圖5所示的整理，可延長兩次切削之間的作業(yè)時(shí)間的40%~50%。圖中的a，b值由上下輥皮面的具體磨損情況來選擇。
5、結(jié)語
(1)硬質(zhì)輥皮雖然滿足了當(dāng)前生產(chǎn)的需要，隨著燒結(jié)廠產(chǎn)量的不斷提高，四輥破碎機(jī)的標(biāo)桿也在不斷升高。目前的硬質(zhì)輥皮面的切削工藝受吃刀量與走刀量的限制，切削時(shí)間還不夠理想。
(2)由于四輥破碎機(jī)輥皮的輥徑大，雖切削轉(zhuǎn)速只有48.5 r/min，但輥徑的線速度為137 m/min。借鑒機(jī)床上加工淬火鋼，線速度一般采用為20~40m/min。所以對刀具的選擇要求很高，況且輥皮面又經(jīng)過擠壓，摩擦和表面又不規(guī)則。為了提高刀片的耐磨度，必須選擇高硬度的刀片，但高硬度的刀片較脆，切削時(shí)刀片很容易崩刃。用改變刀具的幾何角度來增強(qiáng)韌性但很有限。
(3)降低切削速度是提高刀頭抗磨損的主要途徑。采用寬刃切削，在降低切削速度的同時(shí)，改變吃刀深度和走刀量也能縮短切削的基本時(shí)間。
(4)四輥破碎機(jī)的走刀系統(tǒng)如改為自動(dòng)進(jìn)給，這樣能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度又能保證走刀的勻速進(jìn)給。
