錘式破碎機是燒結廠熔劑破碎的常用設備，主要用于破碎中等硬度以下的巖石，如白云石、石灰石等。其工作原理為：在轉子圓盤上掛著很多小錘頭，當物料進入破碎機后即遭受到高速回轉的錘頭的沖擊而破碎。破碎了的物料從錘頭處獲得動能后高速向機殼內壁破碎板和篦條上沖擊而受到第二次破碎。小于篦條縫隙的物料從縫隙中排出，而較大的物料在破碎板和篦條上還將受到錘頭的再次沖擊或研磨而破碎。由于錘式破碎機是利用高速運轉的錘頭產生的沖擊作用將物料破碎的，因此錘頭本身的磨損也必然很快，怎樣延長錘頭的使用壽命就顯得尤為重要。為了適應濟鋼第一燒結廠兩臺90rTi2燒結機改造后的生產需要，實施了錘頭的長壽化工業試驗，實施后延長了錘頭的使用壽命，滿足了工藝的需要。
1、改進前的工況
    濟鋼第一燒結廠建于1994年，為兩臺2×90rTi2燒結機，至2001年底，日產成品燒結礦約7500t。熔劑破碎區配備5臺∮l000mm×1000mm可逆錘式破碎機，主要破碎生石灰、石灰石和輕燒白云石，每臺設計產量為100 - 150t/h，設計最大給料粒度80mm,出料粒度≤3mm。從燒結機投產開始，燒結礦產量和使用的熔劑一直比較穩定，五臺錘式破碎機從檢修周期、工藝需要和工人勞動強度方面都可滿足燒結機的生產需要，錘頭的使用壽命問題也沒有暴露出來。
    從2001年底開始，原來平衡的狀況被打破了。首先，燒結廠準備在2002年的工藝及自動化改造中將兩臺90m2燒結機擴容為兩臺120mz燒結機。其次，根據工藝布置的需求，原來的五臺錘式破碎機取消兩臺，保留三臺。這樣，錘式破碎機能否適應新的工藝狀況，滿足燒結機的生產需要，就顯得尤為重要。而對錘式破碎機來講，影響其檢修周期的關鍵在于錘頭的使用壽命，因此為了保證整個工藝改造的成功，進行了錘頭的長壽化攻關和工業試驗。
2、錘頭的磨損分析及長壽化改進措施
2.1錘頭的磨損分析
    濟鋼使用的錘頭幾何形狀如圖1所示，錘頭邊緣進行破碎的工作區域被稱為工作區。由錘式破碎機的工作原理可知，隨著錘頭不斷被磨損，工作區將發生變化，物料對錘頭的磨損方式也將發生變化，在錘頭工作初期，沖擊為主要受力方式，而當錘頭被磨損到一定程度時，物料對錘頭工作面產生沖刷作用，導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，濟鋼燒結廠的錘頭，長期以來一直采用高錳鋼即ZGMn13制造，這種鋼材的主要特點是：在較大的沖擊或接觸應力作用下，表面層將迅速產生加工硬化，從而增強耐磨強度，當破碎物料受到的沖擊并不強烈時，高錳鋼具有的加工硬化性能不能充分得以發揮，因此高錳鋼錘頭表現出磨損快，使用壽命短的弱點。
    根據上述錘頭磨損的過程和高錳鋼的特性來看，在破碎中等硬度以下的巖石時，由于ZGMn13這種材料的加工硬化性能不能充分得以發揮，因此在錘頭工作初期，由于沖擊而引起的磨損就比較快，進而影響到隨后開始的沖刷磨損，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，特別是工作區域的耐磨硬度。只有這樣，才能延長錘頭的使用壽命。
2.2錘頭的改進措施
2.2.1  堆焊硬質合金
    由于濟鋼燒結廠的單輥破碎機轉子和四輥破碎機輥皮在延長使用壽命時都采用了堆焊硬質合金的辦法，所以在錘頭的長壽化問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堆焊耐磨層就非常關鍵。為此，進行了多次試驗，最后發現，在錘頭厚度方向上，當錘頭磨損到bl點(r=10mm)時．錘頭的單位純磨耗最小。因而在錘頭磨損到b／點范圍附近時進行堆焊效果最好。
    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。不過堆焊是在錘頭磨損到一定程度后的修復過程，在修復前必須要把錘頭從設備上換下來處理，這樣，設備的停機時間和檢修工人的勞動強度和以前相比都沒有減少，于是考慮從錘頭的材料方面進行改進。
2.2.2錘頭材料的改進
    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，同時又要有一定的韌性，通過幾年來的生產實踐，發現高錳鋼在破碎熔劑時，主要薄弱點在耐磨和耐沖擊性能方面，而韌性方面則完全能滿足生產的需要，因而材料的改進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%，過高難以保證錘頭的韌性，過低難以滿足強度和耐磨性要求。錘頭厚度為84mm,為提高其淬透性，獲得高的強度和硬度，加入少量的鉻、鉬、鎳，同時調整了錳和硅的含量，新的材料設計成分見表1：
    該材料成分在原來高錳鋼材料基礎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，又有較高的機械強度和控制性能。而稀有元素的增加使該材料的金相組織發生了變化，晶粒更為細密，強度更高，可塑性更強，并使金屬基體進一步鈍化，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，裝機運行顯示，效果良好，壽命比高錳鋼(ZGMm13)增加了1倍，在一個壽命周期減少了一次設備停機。不僅提高了設備作業率，而且降低了職工的勞動強度。
3、結論
    1)通過錘頭的長壽化改進措施的實施，使錘頭的使用壽命提高為原來的2倍。適應了燒結機工藝擴容改造后的生產需要，消除了制約我廠發展的一個瓶頸。至2004年11月，兩臺燒結機日產量已經達到了ll000t。
    2)用新型合金鑄鋼材料替代傳統的高錳鋼，在水泥和石煤發電等行業應用已經比較普遍，在燒結廠則很少，主要是原來錘式破碎機的產量和作業率不高。隨著目前國內燒結機的改造和錘式破碎機作業率的提高，這種材料將會得到廣泛應用。


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