高硅石灰石破碎機(jī)的技改措施探討

張磊，涂敏，杜鳳懷

（云南省建筑材料科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司 云南 昆明 650221）

關(guān)鍵字：石灰石；破碎機(jī)；篦板

0 引言

某國外5000t/d水泥生產(chǎn)線配套石灰石礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，方解石普遍呈現(xiàn)重結(jié)晶狀態(tài)，石灰石品質(zhì)波動較大，結(jié)晶硅非常高，且在雨季時(shí)石灰石含泥量較大。石灰石主要化學(xué)成分見表1。由于石灰石原料本身的特點(diǎn)造成了石灰石物料破碎難度大、生產(chǎn)效率低、設(shè)備故障多、維修工作量大等問題，大幅降低了石灰石破碎機(jī)的使用壽命，增加了維修量，造成了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的損失。

表1 石灰石主要化學(xué)成分表/%

1 存在的主要問題

1.1 石灰石破碎系統(tǒng)工藝流程

石灰石通過重型板喂機(jī)進(jìn)入單段錘式破碎機(jī)，被高速旋轉(zhuǎn)的錘頭以較高的線速度打擊礦石，同時(shí)擊碎或拋起礦石，被拋起的礦石撞擊到反擊襯板上或自相碰撞而再次破碎，直到小于篦板縫隙尺寸的合格石灰石從破碎機(jī)機(jī)腔下部排出，再通過皮帶輸送機(jī)送入預(yù)均化堆棚。生產(chǎn)線石灰石破碎系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 石灰石破碎系統(tǒng)工藝流程圖

1.2 石灰石破碎機(jī)情況

石灰石破碎機(jī)選用國產(chǎn)2PPC1818單段錘式雙轉(zhuǎn)子破碎機(jī)，采用雙電機(jī)驅(qū)動，總功率為1260kW，設(shè)計(jì)入料直徑最大1000~1100mm＜10%，出料粒徑小于75mm，破碎產(chǎn)量800t/h。

1.3 試生產(chǎn)階段存在的問題

在試生產(chǎn)階段，石灰石破碎系統(tǒng)產(chǎn)量一直在650t/h左右，不能順利達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)，單套錘頭破碎產(chǎn)量僅11萬t左右，使用壽命僅半個月。錘頭使用僅7天就需要翻面，有時(shí)還要更換斷裂的錘頭，2個轉(zhuǎn)子共96個錘頭，每個錘頭90kg左右，維修工作量非常大。使用3個月后開始出現(xiàn)篦板斷裂、鐵砧碎裂、篦板架變形等現(xiàn)象；使用6個月出現(xiàn)轉(zhuǎn)子錘盤變形和磨損嚴(yán)重等情況。

2 解決的主要措施

針對石灰石破碎機(jī)在試生產(chǎn)階段出現(xiàn)的問題，為提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率、降低維修強(qiáng)度，對破碎機(jī)從以下3個方面進(jìn)行改造和優(yōu)化。

2.1 破碎機(jī)錘頭的技術(shù)改造

由于破碎機(jī)錘頭直接與石灰石接觸，工作條件惡劣，使用過程中極易磨損、斷裂，這就要求錘頭必須具備如下性能：必須有較好的耐磨性，較高的抗沖擊韌性和良好的綜合機(jī)械性能；錘頭沖擊面應(yīng)有較高的硬度，必須達(dá)到HRC60以上；鑄件不允許有橫向裂紋、柱狀晶，晶粒度等級必須大于或等于五級。

現(xiàn)用錘頭使用高錳鋼（ZGMn13），因工況條件，很難得到較好加工硬化層，雖然有較好的韌性，但耐磨性能表現(xiàn)明顯不足，在鑄造和水韌處理過程中容易產(chǎn)生裂紋。為提高錘頭的使用壽命，進(jìn)行了以下試驗(yàn)。

2.1.1第一次試驗(yàn)（耐磨堆焊）

將現(xiàn)場使用過的錘頭進(jìn)行表面堆焊合金焊條（采用輥壓機(jī)輥面材料），堆焊后錘頭整體壽命雖然有所延長，使用了接近20天左右，但因堆焊層的厚度有所限制，以及高錳鋼的母材特性，和焊接條件等因素，耐磨層經(jīng)常脫落，導(dǎo)致維護(hù)工作量大且時(shí)間長，不能保證正常生產(chǎn)，破碎機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)量也沒得到明顯提升。

2.1.2 第二次試驗(yàn)（合金鑲嵌）

在高錳鋼作為錘頭本體的基礎(chǔ)上，要求設(shè)備制造廠家在錘頭擊打部位采用合金鑲嵌技術(shù)，鑲嵌的棒狀材質(zhì)選用鎢鈦類合金。此次試驗(yàn)破碎機(jī)效率明顯增強(qiáng)，產(chǎn)量在800t/h時(shí)，錘頭使用壽命可達(dá)到25天左右，這一改進(jìn)取得了較大進(jìn)步。但因高錳鋼導(dǎo)熱性差，膨脹系數(shù)大，導(dǎo)致鑲嵌合金錘頭的工作穩(wěn)定性較低，在實(shí)際使用中會出現(xiàn)碎裂情況，碎裂的錘頭給維修帶來巨大的工作量，且對后序設(shè)備存在較大安全的隱患，此次試驗(yàn)仍未從根本上解決問題。

表2 破碎機(jī)錘頭技術(shù)改造對比表

2.1.3 第三次試驗(yàn)（超高錳鋼合金鑲嵌）

因第二次試驗(yàn)采用的高錳鋼鑲嵌合金技術(shù)確實(shí)有效的提高了錘頭的使用壽命，既然高錳鋼的抗沖擊和抗磨損綜合機(jī)械性能較好，只要解決材質(zhì)的穩(wěn)定性和進(jìn)一步提高擊打面硬度，將能更大限度的提高使用壽命。

為此，進(jìn)行了第三次試驗(yàn)，在超高錳鋼作為本體材質(zhì)再并入合金鑲嵌技術(shù)。通過提高高錳鋼中的錳含量及加入其它如Cr、Ti、V、Mo等合金強(qiáng)化元素，可大大提高了高錳鋼的屈服極限，增加沖擊韌性和耐磨性，并且顯著降低了高錳鋼熱裂傾向，具有良好的綜合機(jī)械性能，可實(shí)現(xiàn)延長錘頭使用壽命的目標(biāo)。

通過本次試驗(yàn)證明，使用優(yōu)化后的超高錳鋼合金鑲嵌技術(shù)錘頭（ZGMn18Cr2MoVTiRe+WTi）壽命周期在50多天，單套錘頭實(shí)現(xiàn)了從最早的生產(chǎn)破碎石灰石11萬t到近40萬t的跨越，突破了每月更換錘頭的高強(qiáng)度作業(yè)瓶頸，大大降低了職工的維修工作量。

破碎機(jī)錘頭技術(shù)改造的情況對比見表2。

2.2 破碎機(jī)錘盤的專項(xiàng)維護(hù)

由于惡劣的工況，不僅錘頭壽命短，錘盤等破碎機(jī)機(jī)體內(nèi)部磨損也非常嚴(yán)重。破碎機(jī)轉(zhuǎn)子在高速回轉(zhuǎn)中，錘盤邊緣受高硅石灰石碎片的擊打，表面堆焊層很快消耗殆盡，6個月后，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子錘盤磨損嚴(yán)重并存在一定變形，這在國內(nèi)水泥企業(yè)是很少有的情況。石灰石破碎機(jī)使用8個月后，對破碎機(jī)轉(zhuǎn)子錘盤進(jìn)行了整體更換。為此，制定了嚴(yán)格的專項(xiàng)維護(hù)措施：

（1） 定時(shí)堆焊錘盤耐磨層，將設(shè)備維護(hù)進(jìn)行常態(tài)化，不讓物料有侵害錘盤本體的機(jī)會。每天停機(jī)后至開機(jī)前，設(shè)備部安排維修人員對錘盤耐磨層進(jìn)行檢查和修復(fù)，確保耐磨層長期依附于轉(zhuǎn)子本體表面。

（2） 定量堆焊焊材，通過對原始耐磨層的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每次堆焊恢復(fù)前后均進(jìn)行計(jì)量，確保磨損量與修補(bǔ)量平衡。

（3） 指定技術(shù)人員對每次的堆焊質(zhì)量進(jìn)行檢查和簽字驗(yàn)收，同時(shí)納入崗位考核。

2.3 破碎機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

水泥廠配套礦山高硅石灰石不僅硬度高，而且含泥量也大，尤其在雨季，碎塊的石灰石夾著泥土使粘結(jié)非常嚴(yán)重，這給生產(chǎn)帶來了非常大的困難。經(jīng)常會遇到前端輸送輥堵料跳停、破碎機(jī)出料篦板堵塞，甚至篦板斷裂、篦板架變形的嚴(yán)重情況。通過對破碎機(jī)發(fā)生的各類故障信息收集匯總，對破碎機(jī)內(nèi)部部件進(jìn)行了以下優(yōu)化：

（1） 對輸送輥的安裝角度進(jìn)行了調(diào)整，將原來的輸送斜度2%改為現(xiàn)在的3%，調(diào)整后效果明顯，物料下料通暢，徹底解決了輸送輥跳停的現(xiàn)象。

（2） 對篦板的結(jié)構(gòu)厚度增加了5mm，同時(shí)將原ZGMn13材質(zhì)改為ZGMn18Cr2Mo，優(yōu)化后的篦板機(jī)械強(qiáng)度和耐磨度大大得到了增強(qiáng)，斷裂的情況明顯減少，更換周期得到數(shù)倍的延長。

（3） 調(diào)整了鐵砧的幾何尺寸，改善了破碎機(jī)腔體內(nèi)物料通過性，有效避免了出現(xiàn)篦板堵塞的現(xiàn)象。

3 取得的效果

（1） 石灰石破碎產(chǎn)量由650t/h提高到800t/h，石灰石破碎系統(tǒng)順利達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)。

（2） 破碎機(jī)錘頭使用壽命大幅提高，由半個月提高到50天左右。

（3） 有效解決了破碎機(jī)轉(zhuǎn)子錘盤磨損嚴(yán)重、篦板堵塞造成篦板斷裂、篦板架變形等機(jī)械故障。

（4）減輕了工人的維修工作量，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，產(chǎn)生了直接的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

（1）用于水泥生產(chǎn)的石灰石原料中方解石重結(jié)晶、二氧化硅含量高，其易碎性較差，對石灰石破碎機(jī)關(guān)鍵部件要求較高，其材質(zhì)直接影響石灰石破碎系統(tǒng)的產(chǎn)量和設(shè)備部件的使用壽命。

（2） 針對高硅石灰石，通過對破碎機(jī)錘頭、篦板的材質(zhì)升級，及對錘盤等易磨損部位的定期維護(hù)，能有效提高破碎系統(tǒng)產(chǎn)量和設(shè)備使用壽命。

（3）石灰石破碎系統(tǒng)物料堵塞將引起設(shè)備故障，甚至造成設(shè)備損壞，及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化使物料下料通暢，將有利于減少故障率，提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。