1、概述
單輥
破碎機是燒結生產工藝中重要的設備之一，目前，攀鋼煉鐵廠6臺燒結機上均采用單輥破碎機。單輥破碎機安裝于燒結機尾部，其主要作用是將燒結機臺車傾翻下來的尚處于750 – 850℃高溫、塊度達300 - 500 mm的紅熱燒結餅塊進行破碎，達到粒度小于150 mm的工藝要求。單輥破碎機主要由齒輥裝置（主軸、星輪體、軸承）、供排水裝置、篦板、傳動裝置、導料溜槽、篦板支座、破碎機防塵罩、機下漏斗等組成。
單輥破碎機工作原理是由電動機經減速機通過齒輪聯軸器帶動齒輥旋轉，當熱燒結礦從燒結機尾卸到固定的篦板上時，不斷旋轉的破碎齒插入篦板間隙中，與篦板產生剪切力，使大塊的燒結礦得到粉碎。采用這種形式的單輥破碎機，破碎燒結塊能力強、效率高，被破碎的燒結礦粒度均勻，而且機體緊湊，價格低廉，工作可靠。但隨著燒結機的改造，燒結機生產能力有了大幅度提高，原有的單輥破碎機結構形式已不能滿足生產所需；另外，破碎機長期處于高溫、重載、大沖擊等環境下運行，致使輥體磨損較快，更換周期短，壽命低，成為制約生產的主要因素，從運行狀態中發現，主要存在以下問題。
2、單輥破碎機運行中出現的主要故障
1)單輥破碎機結構是9排齒輥，每排齒輥有四個齒，整個輥體共36個破碎齒。每排9個齒成一字型排列，這種結構形式因9個齒同時破碎，故破碎阻力大，同時燒結礦自臺車落下時燒結礦同時沖擊在9個齒上，這種沖擊力通過輥體直接傳到傳動系統，對傳動系統破壞性強，經常發生設備故障。
2)單輥破碎機輥體采用可更換式齒冠結構，篦板部采用保護帽與大篦板組合結構形式。齒冠和保護帽的材質是ZCMnl3，這種材質在常溫狀態下耐磨性質還可以，但在740 - 850℃高溫狀態和強烈沖擊條件下連續作業就不那么理想，其使用壽命非常短，經常需要停機檢修進行更換，嚴重制約燒結機作業率和產量，且加劇檢修工人勞動強度。因此，迫切需要能夠找到一種延長單輥破碎機使用壽命的方法。
3)9排齒結構的單輥對燒結礦破碎后，存在燒結礦粒度偏小問題，造成成品率低，影響后續工序和能耗升高。
3、改進措施
3.1輥體部分
1)將齒輥原來的9排改為7排；每個星輪由原來的4
個齒改為3個齒（如圖3所示），這樣單輥破碎機破碎齒總齒數為21個，比原來的36個齒減少了15個；星輪3個齒成120。均勻分布；相臨兩排齒輥錯開60。安裝，采用這種結構破碎齒在圓周內由原來均布4個齒增加為6個齒，這樣齒輥旋轉時由原來的9個齒同時破碎變為4個齒和3個齒交替破碎，有效地分解了破碎力，使破碎力在圓周內均勻分布，輥體受力更加均勻，避免了破碎力集中，減小工作負荷，單位時間破碎頻度增加，同時自燒結機臺車卸下的燒結礦對破碎齒的沖擊力也大為減小，對傳動系統破壞性降低。
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，當輥體磨損嚴重時可以整體更換，避免以前經常停機更換齒冠，大幅度降低停機檢修時間。
3.2篦板部
因單輥破碎齒輥排數由9排改為7排，故篦板部篦板數量相應由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礦的粒度分布，提高燒結礦成品率。將篦板部的保護帽取消，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，當一端磨損到一定程度時可調頭使用，達到降低成本，延長使用壽命目的，避免過去每半個月停機更換保護帽等突出矛盾，實現單輥破碎機整體長壽化。
3.3單輥破碎機的焊接
單輥破碎機上的齒輥、篦板等部件在高溫條件下，受力復雜，磨損嚴重，故在其工作面上需要利用堆焊技術堆焊耐磨、耐熱合金硬化層，并通水冷卻，以延長其使用壽命。
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。
本體的材質是ZC35，外表面經機械加工后再進行超聲波探傷，探傷合格后可將堵板組合在本體的方孔內，點焊固定后用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，進行0.75 MPa的水壓實驗，保壓30 min以上，不得出現滲漏現象。
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胎具上，進行堆焊。
堆焊分兩部完成：
第一步用FHW850B焊條堆焊破碎齒本體兩側，堆焊層厚度為5 mm，但在靠近齒根坡口15 - 20 mm處暫時先不堆焊。
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，進行第二次水壓試驗，合格后，修整、磨削破碎齒外表面，檢驗各部尺寸、公差滿足設計要求。
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上，在破碎齒組合位置和兩個齒之間的第一次堆焊位置進行堆焊。
第二步組合、焊接破碎齒。將21個破碎齒組合、點焊牢固，用角鋼或槽鋼支撐在兩個齒之間和同一圓周的三個齒上并焊牢，以達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行預熱，預熱方法可采用煤氣或紅外線加熱墊等方法進行。
第三步進行水壓試驗。當主軸上的21個破碎齒全部焊接完成后，進行水壓試驗。試驗壓力為0. 75 MPa，保壓30 min，不得出現滲漏。
第四步進行齒輥及破碎齒其余部分的堆焊。當齒輥水壓試驗合格后，用FHW850B焊條堆焊破碎齒，使其整個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。
第五步進行第二次水壓試驗及熱處理。齒輥焊接、焊補、堆焊全部完成后，進行第二次水壓試驗，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，進行整體熱處理，以消除焊接應力，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、側板、隔板組合、焊接而成。
本體是篦板體的主體和心臟，內通循環水冷卻，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量。本體上所有焊逢在焊接后要進行超聲波探傷檢驗，檢驗合格后進行0. 75 MPa的水壓試驗，保壓30分鐘以上不得出現滲漏。隨后要進行探傷和試壓，合格后再對焊逢質量、尺寸、公差等項檢驗并進行退火處理，以消除焊接應力。
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若干個焊塊連焊在一起，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保證平整，其局部凸起凹陷均不得超過3 mm；
②耐磨耐熱合金堆焊應與本體及骨架形成一個整體，不得有裂縫、裂紋、縮松、氣孔等影響產品質量的現象存在；
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焊件焊后進行退火熱處理，以消除焊接應力；
⑦熱處理后對焊件進行第二次超聲波探傷和第而次水壓試驗；
第三步堆焊篦板體兩側厚度10 mm的若干個方框格：
用FKC430耐磨耐熱合金焊條堆焊10 mm厚的若干個方框格。第四步用耐磨耐熱的合金焊條堆焊篦板體兩側厚度為67 mm的若干個方框格。
第五步焊后處理。
①堆焊表面的二次加熱。當一個方框堆焊完以后，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，溫度達到常溫后，拆去兩端焊接工裝支承軸，但連接兩個篦板體的焊塊不去掉，仍使兩件連體進行熱處理，以消除焊接和堆焊所產生的焊接應力，并改善韌性和塑性，提高篦板體的使用壽命。
4、結束語
本次改造主要是針對單輥破碎機工作場合處于高溫、重載，沖擊力大環境下，其使用壽命短，故障率高，檢修維護檢修工作量大等問題，通過理論分析并結合生產現場實際，采取改變輥體結構裝配形式，減少齒排數，表面堆焊耐磨層，篦板采用水冷式等各項措施，解決了輥體和篦板部各易損件磨損快、壽命低等問題。實踐證明，通過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到6個月，篦板使用壽命可以達到12個月，不僅降低備品消耗，而且減輕了工人勞動強度，更主要的是提高燒結機作業率，滿足生產需要，取得了可觀的經濟效益。取得了預期效果。
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