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【摘 要】 莱钢股份炼铁厂新二区265㎡烧结机单辊破碎机，辊轴上的齿冠与篦板动静啮合，在啮合过程中，与高温烧结矿进行相对运动，齿冠和蓖板之间形成强制磨损，为了增强耐磨性能，篦板上表面堆焊硬质合金块。但是在实际运行中出现堆焊层经常脱落，篦板高温状态下结构变形开裂并且齿冠磨损迅速的现象。由于篦板为普通结构焊接件，高温状态下结构变形开裂，漏水严重，成为故障多发点。经过论证决定对篦板结构进行改造，可以有效地解决了上述的问题。
【关键词】 烧结机 单辊破碎机 改造方案
1 原单辊破碎机结构及存在问题
单辊破碎机安装在烧结机尾部，为水冷式单齿辊破碎机。单辊破碎机的任务是将从台车上卸下来的大块烧结矿破碎成符合工艺要求的粒度，处理高温烧结矿300t/h，工作环境温度800-1100℃。单辊破碎机由辊轴装配和篦板小车组成，辊轴装配与篦板形成动静啮合，将高温块状烧结矿破碎，均匀布入280㎡环冷机进行冷却（结构见图1）。篦板移动小车由篦板和支撑台车组成，篦板位于破碎机正中，始终处于高温地段和受物料磨损强烈的部件，篦板为普通结构焊接件，为防止高温变形，结构内部加循环水冷却。为抵抗高温烧结矿磨损，蓖板上表面堆焊硬质合金块（结构见图2）。
由于篦板长期处于高温状态工作，篦板结构内部为循环水冷却，结构内部和外部温差为800℃，篦板上的合金耐磨层接受外辐射热而产生热膨胀，合金耐磨层与焊接结构件外表面形成热膨胀和外膨胀现象，两结合面间形成相对应力交错，导致合金耐磨硬化层大面积脱落，篦板耐磨性能失效。
篦板为普通结构焊接件，长期处于高温状态下工作，导致整体变形，结构焊缝开裂，漏水严重，成为影响烧结机正常运行的故障多发点。
齿辊装配与篦板移动台车进行动静啮合，将大块高温烧结矿破碎，在齿辊与蓖板之间的啮合过程中，夹杂着高温烧结矿进行相对运动，形成齿辊和蓖板间的强制磨损，造成篦板两侧磨损严重，结构强度下降而失效。
2 改造方案
（1）将蓖板分体制造，主体部分选用45#铸造加工件，用以克服烧结矿在齿辊与蓖板之间相互啮合时产生的摩擦力。当烧结矿卡在篦板之间，单辊辊齿在最大扭矩状态下不能与篦板啮合，这时篦板受到最大压力，在这种状态下篦板主体上的应力集中截面能否发生形变是检验篦板结构改造是否成功的关键。在这里我们要对篦板主体部分做一个强度校核，确保改造后的篦板主体结构适应现场工况条件，取3个最危险截面进行校核1、2、3：单辊电机型号为Y315L2-8-110，额定转速740r/n。所以电机的额定输出扭矩为T=9550P/N=9550×110/740=1419.6Nm；单辊型号为Φ2000×3740，单辊转速为7.8 r/n。电机传动效率为0.93，减速机传动效率为0.92，所以单辊转动扭矩为T=1419.6×740/7.8×0.93×0.92=115232.2 Nm。单辊半径为1米，所以产生的最大压力为115232.2牛顿，每根篦板产生的压力为115232.2/12=9602.7N。把整个梁抽象成简支梁，其受力（如下图3所示），F=115232.2N。其弯矩图为三角形，顶点为M=FL/2=（9602.7/9.8）×1.415/2=693.3公斤.米，根据已知数据求出：M1=686.02公斤.米，M2=689.84公斤.米，M3=693.3公斤.米。
①疲劳强度校核（如表1）
许用安全系数[S]=1.8～2.5，计算安全系数均大于许用系数。故篦板的疲劳强度足够。
②静强度校核（如表2）
因为45号钢δs=29，δb=58，所以δs/δb=0.5，当δs/δb取0.45～0.55之间时，[Ss]=1.2～1.5。计算安全系数均大于许用系数。故篦板的强度足够。
（2）篦板上部采用保护帽的结构对篦板进行保护，材质选用Cr25Ni9WMO2Re高合金耐热耐磨铸造件。保护帽全长分为两段，经常接触烧结矿的一段磨损较严重，另一段磨损较轻，根据磨损的情况进行选择性更换某一段，大大降低了备件成本。（结构见图4）
（3）去掉篦板结构内循环水冷却装置，解决了因漏水而造成的设备故障，提高了设备运行的可靠性和节约了水资源。
3 改造效果
（1）原来设计篦板为整体结构，必须整体更换，现结构为分体式三件结构，只需要更换磨损严重的前段部分，后段和篦板主体可继续使用，节约了直接备件费用。（2）原篦板更换需要将篦板小车拉出进行篦板拆除或安装，更换一次需要12小时，改造后篦板安装不需要将篦板小车拉出，可随时更换，优化了检修周期。（3）原设计篦板采用循环水冷却方式，现结构去除了循环水冷却，减少了一个漏水故障点且节约了水资源。（4）原设计篦板在更换时需要人工10个，现篦板安装只需要4人，节约了劳动力，减少了工人的劳动强度。取得了较好的社会效益。（5）烧结厂3台265㎡烧结机陆续进行了相应改造，取得了较好的效果。
4 效益计算
（1）节约备件费用：[（2.2万元-1.1万元）×14件]×12/8=23.1万元（2.2：原篦板价格1.1：现需要更换的前段篦板价格使用周期8个月）。（2）提高生产取得的效益：7500吨/天×50元/吨×2%×365天=136.9万元（按至少提高烧结机作业率1%计算：平均每台烧结机每月定修一次，每次节约8小时，一年96小时计4天，节约作业率4/365=1%）。（3）节约水资源：3M3/h×24h×360天×5元/ M3=130万元。（4）节约人工费用：120元/人×6人×12/8=0.108万元。（5）4台烧结机合计：（23.1+136.9+130+0.108）×4=1160万元/年。
5 结语
2011年2月份在新二区265㎡烧结机上进行了安装，经过2年的实际应用证明，达到了预期效果。从2012年开始在另外3台烧结机上推广应用。到现在使用情况一直较好。该篦板的使用，大大降低了成本，提高了生产效率，取得了较好的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]王振龙主编.[烧结原理与工艺].兵器工业出版社，2003.
[2]薛俊虎主编.[烧结生产技能知识问答].北京：冶金工业出版社，2004.
[3]傅菊英，姜涛 朱德庆主编.[烧结球团学].中南工业大学出版社，1996.
