Φ900×700四辊破碎机在济钢烧结生产中的应用

济钢120烧结车间主要担负为炼铁高炉提供合格的入炉烧结矿，主要生产设备有三台120吸风烧结机、三台带冷机、三台四辊破碎机等。其中，三台四辊破碎机中，有两台机械弹簧保险装置破碎机，一台液压系统保险装置破碎机。在燃料破碎的最后一个工序设备即是Φ900×700四辊破碎机，为烧结机提供燃料粒度区间和占比为：

燃料粒度（mm） 3粒度5 粒度5 粒度3

占比（百分比） 10%～20% 0～10% 70%～80%

这三台四辊破碎机破碎的燃料粒度，决定着烧结机生产所需的返矿质量，返矿在烧结生产中作为烧结机的铺底料。而返矿质量直接影响吸风烧结机烧结矿生产的透气性，透气性决定了烧结矿的产量和质量。本文将有关技术性能、使用情况、存在问题做一总结。

1 设备概述

Φ900×700四辊破碎机是用来破碎燃料的专用设备，我厂所用燃料以焦粉、煤粉为主。国内生产的破碎机常用的大部分为机械弹簧保险装置，排料口的调整主要靠人工调整弹簧丝杠，使弹簧伸缩和加垫片等方法实现。这种结构不仅劳动强度大，调整效率低，其工作可靠性也差，破碎燃料粒度不好。如果夏季生产，燃料湿度大，容易造成堵料，且不易排堵。

图1 破碎机弹簧调整装置

主要性能有：

生产能力：16～20t/h

进料粒度：≤100mm

出料粒度：≤3mm

辊子直径：900mm

辊子工作长度：700mm

上部辊子间隙：10～40mm

下部辊子间隙：2～10mm

油泵最大工作压力：14MPa

齿轮泵：CB-F10C-FL

油泵电动机：Y132M-4 功率：7.5kw

蓄能器容量氮气压力 充氮气压力：5MPa 容量：10升

高压溢流阀：YF-1.10H 动作压力：13.5MPa

QH光栅线位移传感器：

栅距：0.02mm（50线对/mm）、0.04mm（25线对/mm）

精度：±0.008mm ±0.01mm ±0.015mm（20℃ 1000mm）

破碎机工作制度（Jc%） 100%

另外一台为Φ900×700液压四辊破碎机，由于液压系统响应速度快、动作灵敏度高、调整便捷，保险可靠等优点，近年来在破碎机上有逐渐用液压调整保险取代传统机械保险的趋向。我国先后在颚式破碎机、旋回破碎机和圆锥破碎机上成功地使用了液压系统，而辊式破碎机使用液压保险则是近些年的事。某厂生产的Φ900四辊破碎机，是我国在大型辊式破碎机上使用液压系统的首次尝试。它具有足够大的破碎力，破碎机过载保护系统，采用了液压装置新技术，具有强大的推力，能在破碎物料时，保持辊子间隙不变，工作稳定可靠。在传动方式上，采用了电动机――尼龙注销联轴器――齿轮减速机――齿轮联轴器驱动一个工作辊的传动方案，结构紧凑，工作效率高，安全可靠。经使用证明，该机主要性能指标优于采用机械保险的同型破碎机，但是同时也反映出一些缺陷，它影响了破碎机能力的发挥。因此有必要加以分析研究，使之完善。

2 系统特点及工作原理

2.1破碎机液压系统的特点

辊式破碎机相当于电机传动的一对轧辊，两辊之间形成破碎腔，物料经辊缝破碎后排出，主要用于破碎硬度不高的脆性材料，如原煤、焦碳、烧结矿等。四辊破碎机的4个辊分为上下两组，成对使用。上辊用于粗破，下辊用于精破，每对辊子中其中一个辊相对机架固定，另一辊两端的轴承座分别与两个液压缸固定，并可在机架的滑座内移动，从而实现辊缝的调节。根据主机对液压系统的要求，液压系统应具有如下特点：

（1）能通过一对液压缸的同步移动，灵敏可靠地调整排料口大小，同时又能准确地反映出排料口的调整量。

（2）当布料不均产生偏载时，系统应具有自纠偏能力，使辊缝趋于均匀，减少液压缸的横向偏载力。

（3）在带负载运行时，系统能够长期保压，以保证破碎机有足够的破碎力和稳定的排料日尺寸。

（4）当非破碎物进入破碎腔或意外原因导致破碎机过载时，系统能够快速排出液压缸内的液压油，实现保险作用。过载原因消除后，液压缸能立即自动恢复正常工作位置。

（5）能迅速排除破碎腔卡料和堵转事故。

2.2液压系统工作原理

图2 液压系统工作原理图

Φ900四辊破碎机液压系统原理如图1

（1）辊缝调整原理：调整前，除截止阀11关闭外，其余截止阀全部打开。操纵手动换向阀4推动辊子进退自如后，即可调整辊子间隙。上下辊子应分别调整（轮流开关截止阀6），一般先调整下辊。先拉动辊子留出较大间隙，在一对辊子间放入一块需要调整间隙量的钢板，操纵手动换向阀4推动辊子，当辊子夹住钢板，压力表压力突然剧增时，立刻操纵换向阀4停止向系统供油并停泵，随即关闭截止阀6和12来封闭系统。然后打开截止阀11，转动辊子取出钢板，辊缝调整完毕。

（2）液压保险原理：因油路封闭，正常工作时，在破碎力作用下，排料口保持在调整值内，液压系统压力可达5 MP。左右（蓄能器8的充气压力），维持所需的破碎力。若非破碎物进入或其他意外情况发生，排料口增大，液压缸受压回油，压力剧增。当超过5 MPa时，蓄能器8气囊受压，液压缸排出的油通过单向节流阀9的单向阀快速进入蓄能器。当非破碎物排除或意外原因消除后，气囊使油再通过该节流阀缓冲后压回液压缸，辊子复位。如发生堵料事故，非破碎物不能排除，使系统压力高于溢流阀5的调整值时，系统内液压油通过该阀流回油箱，保护主机及液压系统不致因压力过高而损坏。这些都是区别于机械式弹簧保险的最大特点或优点。

（3）改善偏载原理：如前所述，工作时，液压系统压力升高不是靠液压泵向系统供油所产生，而是由辊子施加给液压缸的破碎力所引起。当一个液压缸受到较大的突加破碎力后退时，该端辊缝有增大的趋势。由于每对液压缸的有杆腔与无杆腔相互交错连通，当其中一个液压缸活塞后退，排出的油进入另一液压缸的有杆腔，从而使另一液压缸活塞也有向后运动（辊缝增大）的趋势，从而使两液压缸达到同步运行，保持辊缝均匀。

3 使用效果

Φ900×700液压四辊破碎机，安装使用经数个完整生产周期测试对比，效果十分显著。

（1）烧结矿返粉质量提高。经统计返粉粒度合格率由76.67%提高到89.94%，提高13.31%。返粉粒度大于9mm量由平均24.37%下降到小于10%，降低14.37%。

（2）烧结床料层透气性得到有效改善，烧穿点温度比较稳定。

（3）转鼓指数提高。转鼓指数由平均69.3%提高到74.66%，提高5.36%

（4）烧结机有效作业率提高，由平均10.5%提高到11.59%，提高1.09%

（5）降低了烧结块残留，由平均大于1%降低到平均小于0.8 %，降低0.20%

（6）烟气二氧化硫浓度提高，由平均4.38%提高到4.78%，提高0.4%

（7）辊皮使用寿命延长，由使用1年延长到2年多，且维护保养方便。

（8）经济效益好。在烧结机鼓风制度及所用原料不变条件下年增产烧结块8960余吨，增加效益120余万元，一年就收回90余万元投资。

4 存在问题

4.1 现破碎机存在的问题

Φ900×700四辊破碎机在生产中我们发现还存在如下问题需要改进。

（1）辊皮材质设计选用ZG5CrMnMo，根据同规模厂家经验，每万吨焦粉辊皮磨损量为3.45mm，而我们每万吨焦粉辊皮磨损量为4.15mm，辊皮的耐磨性和硬度尚需提高。

（2）油泵所选用的Yx-250聚氨脂密封圈使用寿命8个月左右，尚需研究提高，使之能安全运行一个生产周期。

（3）油泵前腔设计的孔用卡键结构不利于Yx-250密封圈顺利装入，个人认为改为法兰结构更好。

液压系统存在的问题分析

（1）排料口大小调整困难，调整量不能准确反映。尽管按说明介绍可用钢板调整辊缝，事实上由于辊子被罩住，钢板放置困难，测量不便，操作时一般都不使用这种方法，而是根据主传动电机的电流表读数结合出料粒度间接推断，很不方便。特别是当系统泄漏重新调整辊缝时，由于没有排料口指示，很难立即回复到原排料口大小。

（2）系统不能长期保压，调整频繁。造成这种现象的原因主要有两个方面，一是物料本身的非破碎物尺寸和数量超标，系统的保险功能正常发挥作用，封闭的油流回油箱使系统失压，这不是液压系统本身的结构缺陷造成的。一是液压缸活塞密封不严，截止阀6和12关闭不严产生的内泄，以及元件密封失效、系统管路破损等产生的外泄所引起。这些除与调整和使用不当有关外，液压系统的结构和设计不合理也是重要因素。

4.2液压系统结构及设计缺陷

由于液压系统结构及设计不当对上述问题的影响，主要表现在如下几个方面：

（1）每对液压缸不能单独调节进油量。一旦出现两液压缸活塞仲缩距离不一致时，液压系统没有调控乎段消除误差，容易使液压缸在偏载作用下产生附加横向力，从而引起活塞密封磨损造成液压缸内泄。

（2）液压缸与管路的连接采用了刚性设计。破碎机工作时振动非常大（特别是起动阶段），蓄能器、单向节流阀等主要元件和液压站均安装在无基础的地面上，周期性振动传至管路，使接头和焊缝处因疲劳破坏产生外泄。

（3）蓄能器与上辊液压缸之间管路过长。上辊为初破，其液压缸受到的力比下辊大，因而液压系统的压力波动也大，蓄能器离液压缸距离远，降低了吸收液压系统冲击的效率，是造成外泄的重要原因。

5 改进措施与建议

根据以上分析，对液压系统提出以下改进措施：

（1）将固定节流阀改为可调节流阀，建议每个液压缸入口分别增设阀门；

（2）节流阀与液压缸之间采用软管连接，起防振和缓冲作用；

（3）将蓄能器和单向阀升高到与上辊液压缸同一平面（减少垂直段距离），使蓄能器尽量靠近液压缸，发挥缓冲效率。

除此以外，建议对原料进行有效筛选，减少非破碎物的数量及尺寸，特别是清除钢铁类杂件（上料系统设置磁选）。

6 结束语

通过这次Φ1800 x 630大型光面辊的技术改造和生产实践，有两点认识是深刻的。

（1）在光辊破碎机中增大辊径、缩小破碎磨损面，设备结构更合理，破碎效果更好更稳定，设备部分结构虽然有待进一步完善，仍不失为正确合理的改进方向。

（2）坚持科技进步、坚持改造挖潜，是老企业，特别是济钢这样面临行业内外各种激烈竞争的企业克服困难，走出困境，提高效益，振兴发展的正确途径。在烧结破碎作业中大型光面辊的改造使用成功，基本上解决了因为返粉质量差，影响烧结过程的诸多不利因素，为提高烧结块的产量和质量发挥了很好的作用，为济钢这些年连年增产，实现效益和规模不断突破，做出了积极的贡献，随着管理和操作的不断改进，效果效益还会更好，为我们炼铁厂降本增效做出自己的贡献，实践再次证明科学技术是第一生产力。

参考文献：

[l]周恩蒲，等.矿山机械[M].北京：机械工业出版社，1977.

[2]雷天觉.新编液压工程手册[M].北京：北京理工大学出版社，1999.

作者简介：

王荣光（1982.4.21―）男，毕业于北华大学，本科学历助理工程师，从事机械设计制造及其自动化工作。