金屬礦用高壓輥磨機(jī)輥面輥肩結(jié)構(gòu)的設(shè)計與應(yīng)用

徐海陽 宋曉剛 徐亦元 馬 超

(中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司)

高壓輥磨機(jī)是利用兩個相對轉(zhuǎn)動的輥子，在高壓下將物料粉碎，其特點是選擇了粉碎效率高的靜壓應(yīng)力作為粉碎的主要應(yīng)力，屬料層高壓粉碎，部分沒有達(dá)到合格粒度的產(chǎn)品，因內(nèi)部產(chǎn)生大量裂紋也使下一步加工更容易分解。這與常見的低效率隨機(jī)的綜合應(yīng)力粉碎形式(如球磨機(jī)等)相比，高壓輥磨機(jī)可大幅度降低磨礦能耗、提高效率，是粉碎領(lǐng)域內(nèi)一項創(chuàng)新技術(shù)。高壓輥磨機(jī)可在金屬礦破磨工藝中代替細(xì)碎、粗磨，實現(xiàn)多碎少磨、節(jié)能降耗，達(dá)到提高磨礦處理能力的目的[1-6]。

1 金屬礦用高壓輥磨機(jī)輥面進(jìn)展

水泥、建材等軟性物料行業(yè)使用的高壓輥磨機(jī)通常為堆焊輥面，其輥面使用壽命可達(dá)8 000 h以上。與水泥、建材軟性物料相比，金屬礦山礦石的硬度高、磨蝕性大，因此需要輥面有高耐磨性，在金屬礦上使用堆焊輥面的壽命很難超過3 000 h，無法滿足其高耐磨性的要求。針對金屬礦礦石的特點，國內(nèi)外廠商展開了大量的探索研究，開發(fā)了采用粉末冶金技術(shù)加工的硬質(zhì)合金柱釘，鑲嵌在輥套表面，輥面的耐磨性有了較大提高，一般可以達(dá)8 500 h以上，這種鑲嵌柱釘?shù)妮伱?，成功解決了高壓輥磨機(jī)輥面在金屬礦使用壽命短的難題[7-9]。

2 傳統(tǒng)輥面輥肩結(jié)構(gòu)及存在的問題

現(xiàn)有高壓輥磨機(jī)柱釘輥面的輥肩多數(shù)采用堆焊方式，柱釘輥面使用一段時間后輥肩位置出現(xiàn)磨損，使輥面輥肩與軸向擋料板之間的間隙變大，產(chǎn)生漏料，導(dǎo)致輥肩位置料壓不足，破碎效果不佳，影響物料粒級分布。輥面輥肩磨損后，需要通過在線堆焊的方式修復(fù)，每過一段時間就要對磨損后的輥面輥肩進(jìn)行堆焊處理，嚴(yán)重影響工作效率且增加維護(hù)人員的工作量[10]。磨損后輥肩如不及時修復(fù)，磨損到一定程度，可導(dǎo)致整個柱釘輥面的報廢，造成更大的損失。還有一種方式是在輥肩位置直接加工槽，然后將硬質(zhì)合金塊鑲嵌在輥肩位置，這種結(jié)構(gòu)在輥肩異常受力會導(dǎo)致鑲嵌的硬合金損壞，且損壞后很難更換，直接影響輥面的使用壽命。高壓輥磨機(jī)的使用壽命最關(guān)鍵的就是輥面壽命，特別是在金屬礦山。因此，研制一種柱釘輥面輥肩耐磨結(jié)構(gòu)尤為重要。

3 新型耐磨輥面輥肩結(jié)構(gòu)研究

針對金屬礦山礦石特性，為解決輥面輥肩不耐磨且磨損后修復(fù)困難的問題，選擇了與柱釘輥面上硬質(zhì)合金柱釘相同的材料做為輥肩的耐磨材料，設(shè)計了一種可快速更換式輥肩結(jié)構(gòu)。該輥肩結(jié)構(gòu)由輥套、環(huán)形輥肩母體、硬質(zhì)合金塊、硬質(zhì)合金柱釘、黏結(jié)劑和螺栓組成。輥套兩側(cè)加工成勾頭槽結(jié)構(gòu)，端面均布若干螺紋孔，輥套加工局部結(jié)構(gòu)示意見圖1。

圖1 輥套加工局部結(jié)構(gòu)示意

環(huán)形輥肩母體上加工成梯形槽及交錯布置的圓形孔，在其一端面均布若干沉頭孔，另一端面加工成勾頭槽結(jié)構(gòu)(見圖2)；硬質(zhì)合金塊和圓柱形硬質(zhì)合金柱釘以間隙配合形式，通過高強(qiáng)度黏結(jié)劑分別鑲嵌在環(huán)形輥肩母體的梯形槽和圓形孔內(nèi)，將其牢靠固定在環(huán)形輥肩母體上，組裝好的整體環(huán)形輥肩分割成若干弧形輥肩塊，輥面輥肩母體示意見圖3。

圖2 輥面輥肩母體示意

圖3 弧形輥肩塊示意

將分割好的弧形輥肩塊采用螺栓固定在輥套兩端，由于采用了勾頭槽結(jié)構(gòu)方式且使用螺栓固定結(jié)構(gòu)，可以承受較大的軸向壓力，確保這種鑲嵌硬質(zhì)合金塊的輥肩牢固可靠的固定在輥套兩端。輥肩組裝示意見圖4。

圖4 輥肩組裝示意

這種輥面輥肩鑲嵌硬質(zhì)合金塊的結(jié)構(gòu)，在高壓輥磨機(jī)的使用過程中，若輥面輥肩上的硬質(zhì)合金塊異常受力損壞時，可將損壞的弧形輥肩固定螺栓拆除，更換成新的弧形輥肩即可，達(dá)到了快速更換的目的，可有效提高設(shè)備的作業(yè)率。損壞的弧形輥肩上的硬質(zhì)合金塊局部加熱到一定溫度(180～200 ℃)，使黏結(jié)劑失去黏性，將損壞的硬質(zhì)合金塊取出更換成新的硬質(zhì)合金塊，修復(fù)后的弧形輥肩可作為備件再次更換使用，可有效減少設(shè)備的維護(hù)時間和費用。

4 在金屬礦中的應(yīng)用

由中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司設(shè)計的高壓輥磨機(jī)輥面輥肩鑲嵌硬質(zhì)合金塊的結(jié)構(gòu)，已在馬鋼姑山礦業(yè)某選廠得到成功應(yīng)用，采用此結(jié)構(gòu)的高壓輥磨機(jī)輥面輥肩在輥套使用一個周期結(jié)束后(即輥面報廢)輥面輥肩仍比較完好。傳統(tǒng)高壓輥磨機(jī)輥面輥肩與鑲嵌硬質(zhì)合金塊輥面輥肩使用效果對比見圖5、圖6。

圖5 傳統(tǒng)輥面輥肩磨損情況

圖6 鑲嵌硬質(zhì)合金塊的輥肩磨損情況

5 結(jié) 語

針對高壓輥磨機(jī)在金屬礦山實際生產(chǎn)運行過程中輥面輥肩不耐磨且磨損后修復(fù)困難的問題，提出了一種在輥面輥肩母體鑲嵌硬質(zhì)合金塊且可快速更換式輥肩結(jié)構(gòu)，在金屬礦山工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明：此種新型輥肩結(jié)構(gòu)可使輥肩使用壽命大幅提高，可達(dá)到與柱釘輥面同壽命；在高壓輥磨機(jī)正常使用條件下，輥面輥肩不需要維護(hù)，可有效減少設(shè)備維護(hù)量，提高作業(yè)率；輥面輥肩上硬質(zhì)合金塊異常受力損壞時，可方便更換；同時使輥面輥肩加工更加容易，異常損壞的輥肩修復(fù)后可作為備件使用，降低了高壓輥磨機(jī)的生產(chǎn)維護(hù)成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。該種輥肩鑲嵌硬質(zhì)合金且可更換式輥肩結(jié)構(gòu)，為高壓輥磨機(jī)設(shè)計人員和實際現(xiàn)場應(yīng)用提供了價值參考，特別是在金屬礦山行業(yè)應(yīng)用前景廣闊。