反擊式破碎機磨耗分析

時間：2015-03-26作者：上海巍立路橋設備有限公司瀏覽：17

隨著建材工業(yè)的發(fā)展，能源需求不斷增加，節(jié)能降耗工作十分重要。研制和生產(chǎn)新型節(jié)能設備是一個重要的措施。反擊式破碎機的應用，不僅可以提高碎石的產(chǎn)量， 而且可以降低石料的鄭翩中含量。為了充分發(fā)揮反擊式破碎機的性能及合理利用能源，有必要對其易損件的組成及影響因素進行分析。合理選擇合適的易損件及其結 構和使用參數(shù)，使其在較低能耗下，獲得好的破碎。
 
        反擊式破碎機的易損件通常包括板錘、反擊襯板、機殼襯板以及轉子體端部護板等。其中, 以板錘的磨耗較為**。這些易損件的磨耗構成了反擊式破碎機的一項重大費用開支,但這并不能說, 從磨耗角度來看, 擊破碎就不如其他破碎方法。
 
        對板錘磨耗的正確評價
        有人認為: 板錘磨耗嚴重是反擊式破碎機的致命弱點, 而只有在研制出制造板錘所需的新的高耐磨材料后, 反擊式破碎機才 能獲得進一步推廣使用。這種觀點, 一般說來是模糊的,不恰當?shù)? 在某種意義上說來, 甚至是錯誤的。易損件的磨耗, 給破碎作業(yè)帶來的問題,通常表現(xiàn)在兩個方面: 一個是造成大量金屬材料的磨耗; 另一個則是因停頓生產(chǎn)、更換易損件而造成較高的維修費用。實踐表明, 板錘在破碎物料的全過程中,自身也不斷受到被破碎物料的侵蝕而磨損。因而可以認為, 板錘的磨耗是個正常的現(xiàn)象。實質(zhì)上, 磨耗就意味著物料的破碎過程。板錘的磨耗大小主要視破碎物料的磨蝕度、破碎比、板錘的線速度、板錘的數(shù)目及其厚度、過大粒度的處理方法等因素而定。對板錘 磨耗的評價,一也就是它與其他破碎方法工作機構磨耗的經(jīng)濟性與合理性的比較, 必須在相同的工況和耐磨材質(zhì)的情況下進行對比才有意義。反擊式破碎機通常較其他破碎機具有大得多的破碎比( 一臺反擊式破碎機頂其它破碎機幾段破碎用) , 產(chǎn)品中細顆粒較多, 磨耗自然一也就集中地反映在板錘上。從現(xiàn)象上看, 磨耗似乎強化了, 以致使一些人造成錯覺。誤認為反擊式破碎機的磨耗比其他破碎機要大。
 
        我們曾對簡擺顎式破碎機與反擊式破碎機的磨耗進行了詳細的對比試驗。試駐是在相同的給料和同樣耐磨材質(zhì)的清況下進行的。試驗結果表明: 工作機構( 板錘與鄂板) 的磨耗大小與破碎方法無關,而與共破碎系統(tǒng)所能達到的表面積增長有關,見圖4 6。這個試驗充分說明了: 由于反擊式破碎機具有較大的破碎比,其產(chǎn)品表面積的增長值較共他破碎機高, 致使板錘磨耗顯得**,而并不表明沖擊破碎次于其他破碎方法。如上所述, 從純磨耗角度分析, 反擊式破碎機與顎式破碎機具有相同的磨耗性能, 若從工作機構的總耗損看, 則反擊式破碎機要比顎式破碎機來得經(jīng)濟。這不僅表現(xiàn)在實際需要產(chǎn)品中含有較多的細粒級的情況, 而對那些無須較多細粒級的場合, 其磨損費用也不會**鄂式破碎機, 甚至還可能有所降低。這是因為鄂式破碎機鄂板的金屬利用率僅達25%左右( 以重量計) , 而反擊式破碎機板錘的金屬利用率可達50 % , 甚**達70 %左右。
 
         盡管反擊式破碎機板錘磨耗性能并不比其它破碎機差, 但其磨耗集中, 致使板錘使用期短, 需要不時停止生產(chǎn)更換板錘, 從而增加了設備維修費用。因此除了改進板錘的結構型式和緊固方法, 提高板錘的金屬利用率和縮短更換時間外, 研制新的高耐磨材料, 提高板錘的耐磨性能, 延長使用壽命仍具有重大的意義。

 
           影響板錘磨耗的諸因素
           如前所述, 在破碎物料的過程中, 板錘的磨耗是**的, 其磨耗大小則是相對的, 而影響磨耗大小的因素又是錯綜復雜的。這里, 就其主要的因素簡單地闡述如下:
 
          (1) 給料對板錘磨耗的影響:給料對板錘磨耗的影響包括: 給料成份、粒度大小以及含水量等因素對板錘磨耗所產(chǎn)生的影響。給料成分對板錘磨耗的影響是非常大的。反擊式破碎機在破碎硬物料時, 進一步提高板錘的耐磨性, 延長其使用壽命, 尤為迫切。
 
          給料粒度對板錘磨耗的影響不是**的, 因為這種影響只能在已知產(chǎn)品粒度、處理能力或表面積增長情況的條件下才能進行闡述。不同情況下給料粒度對板錘純比磨耗的影響: 給料粒度加大, 而產(chǎn)品粒度又無顯著變化時, 板錘的純比磨耗有所增長, 這主要是破碎比增大、比表面積增長的緣故; 過大粒度返回處理又較一次開路處理的板錘純比磨耗要大, 混合給料粒級范圍的寬窄對板錘的純比磨耗的影響不顯著, 但給料經(jīng)預先篩除細粒級后, 板錘純比磨耗有較大降低。這也是由于處理量減少的緣故。因此在破碎機設計時, 如何及時排除粒度合格的產(chǎn)品, 改善板錘磨耗,必須給予足夠的重視。
 
          給料中所含水份的大小對板錘的純比磨耗也有一定的影響。一般說來, 水分較大時板錘的純比磨耗較大。
 
           (2) 板錘數(shù)目及其結構參數(shù)對自身磨耗的影響:
           眾所周知, 選用高耐磨性能的材料制作板錘, 可以降低其自身的比磨耗, 但合理地選取板錘的結構參數(shù)及其配置數(shù)目, 同樣也能起到降低板錘自身比磨耗的作用。一般地說來, 板錘可磨耗的體積和有效利用率(被磨耗部分的重量與新板錘重量之比) 應盡可能選得大些,從而得以和應地提高板錘的使用壽命。板錘數(shù)目及其結構參數(shù)對自身磨耗的影響：隨著板錘配置數(shù)目的增多,其磨耗越大( 這種磨耗不與表面積增長成比例的增加。它一般表現(xiàn)在板錘的端部, 而不是沖擊面上, 是一種無益的損耗) ; 板錘厚度越大, 磨耗相應也大(也不與表面積的增長成比例的增加) ; 而增加板錘的高度, 卻能起到降低板錘自身磨耗的作用。不同板錘利用率, 即新板錘與舊板錘( 舊板錘又有程度上差異) 的比磨耗也是不同的，產(chǎn)生這種差別的主要原因是由于產(chǎn)品粒度發(fā)生變化, 比表面積增長有所改變的緣故。
 
          (3) 轉子回轉速度、處理能力以及排料間隙大小對板錘磨耗的影響。
         轉子的回轉速度對板錘的磨耗具有很大的影響。這主要是: 回轉速度的增減直接影響到板錘對物料施加沖擊能的大小, 對產(chǎn)品粒度的粗細(也即比表面積的增減) 具有較大影響的緣故,但是過大的回轉速度, 不但不能獲得良好的產(chǎn)品粒度, 而且可能導致板錘磨耗的劇增。其原因是: 在過高的回轉速度下, 物料不能進入錘擊區(qū)(或進入深度很小) , 而與板錘端部劇烈磨擦而引起的。因此偏面地提高板錘線速度, 以此改善產(chǎn)品粒度顯然是不適宜的。設備的處理能力對板錘磨耗也有一定的影響。當處理能力增大時, 產(chǎn)品粒度將會變粗,板錘的單位純磨耗也就有所降低。同樣, 改變排料間隙大小在某種程度上也能改變產(chǎn)品粒度的粗細, 故對板錘磨耗也有一定的影響。
 
         除了上述因素外, 機械結構設計得合理與否, 對板錘磨耗也有影響, 諸如: 轉子回轉速度過高, 給料進入錘擊區(qū)深度不夠; 給料導板傾角過小, 卸載位置過低而引起的積料現(xiàn)象以及反擊裝置與破碎腔的積料等, 都能加劇板錘不應有的磨損, 設計時, 必須妥善處理。
 
         3 . 降低板錘磨耗費用的途徑
         由前述情況可知, 降低板錘磨耗費用的途徑有二條: 一方面, 正確地選取破碎機的結構參數(shù), 合理地設計機械結構, 確保適宜的破碎工況, 減少板錘不恰當?shù)哪ズ?。另一方? 從改進板錘的耐磨材質(zhì)、結構設計、緊固方式以及研制簡易有效的輔助裝卸工具著手, 進一步降低板錘單位純磨耗, 努力提高板錘的有效金屬利用率, 盡可能縮短板錘的更換時間。
 
          鑒于反擊式破碎機主要利用板錘沖擊物料而粉碎, 故對板錘沖擊速度的選取尤為重要,過高的板錘沖擊速度將導致磨耗的加劇。然而, 合理的板錘沖擊速度尚需有恰當?shù)陌邋N數(shù)與之配合, 從而保證物料在錘擊區(qū)內(nèi)能有足夠的楔入深度, 否則將導致板錘產(chǎn)生不應有的磨耗( 板錘的磨損不與物料的破碎程度成比例增長。此時, 物料在轉子體上翻轉而不破碎, 或很少破碎。資料表明, 將粒度為5 ~ 50毫米鐵礦石破碎至~ 5 毫米, 轉子回轉速度為48米/ 秒時, 不同板錘數(shù)的磨耗各不相同, 而二個板錘的使用壽命竟與6 個板錘的壽命相等!板錘的材質(zhì)通常采用高錳鋼。這對破碎一般中等硬度巖石是適用的。但在破碎硬巖石時, 諸如: 玄武巖、輝綠巖和黑云母花崗巖等, 板錘單位磨耗大, 更換頻繁, 就不經(jīng)濟了。為此, 在國外曾采用低鉻白口鑄鐵和硬鎳鋼等其它合金材料制作板錘, 企圖降低單位磨耗, 延長使用壽命, 但效果都不理想。近年來, 國外又采用馬氏體高鉻鑄鐵制作板錘, **良好使用效果。在破碎焙燒爐渣時, 錳鋼板錘壽命為270小時, 而馬氏體高鉻鑄鐵壽命可達760小時; 在破碎給料250毫米、產(chǎn)品粒度為0~35 毫米的河砂礫時, 硬鎳鋼板錘的使用壽命為4000噸, 而馬氏體高鉻鑄鐵板錘為13000噸。另一實例, 以雙轉子反擊式破碎機破碎磷酸鹽礦石時, 每付牌號為15-3 的馬氏體高鉻鑄鐵板錘可破碎160000噸, 而一般錳鋼或低合金馬氏體鋼僅能破碎16000~ 20000噸。
 
         含高鉻白口鑄鐵早就生產(chǎn), 但不久前才認識到: 這種材料除了具有良好的耐熱性和耐蝕性外, 還具有較高的耐磨性能。15一3 馬氏體高鉻鑄鐵是目前較適宜用作板錘的材質(zhì)。其化學成分是: 含碳量為2 . 4~ 3 . 6%、錳0.5~1 .0%、鉻1 4~ 1 6%、鎳0~1%、鉬2.0一3.0%和銅0~ 1%。
 
         高鉻白口鑄鐵的組織由高鉻混合碳化物M 7C 3 組成。這種碳化鉻的硬度可達1100~1800 HV (維氏硬度) , 較石英還硬。就高鉻鑄鐵的鑄件而言, 其基體是由珠光體組成; 在低含碳量和較高含鉻量和其它合金成分時, 其基體則由不穩(wěn)定的奧氏體組成。鑄件硬度為40~ 55HRC (洛氏硬度)。鑄件經(jīng)900~1000℃高溫加熱, 淬火( 在空氣中進行) , 并在210~260℃溫度下進行調(diào)質(zhì)處理。此時, 鑄件的基體由馬氏體、部分殘余奧氏體和呈細粒嵌布的二次碳化物組成。其硬度根據(jù)碳化物含量的多少和冷卻速鷹的快慢, 介于60一67HRC。關于板錘材質(zhì)的試驗研究, 國內(nèi)也曾進行過不少工作。北京礦冶研究洗在赤馬山銅礦作過較長時間的試驗研究, 但未能**令人滿意的效呆。國外采用的高鉻白日鑄鐵需要消耗大量鉻、鑰、鎳等貴重金屬, 故不適合我國國情。為此, 研制適于我國使用的制作板錘所需的高耐磨金屬材料, 是今后反擊式破碎機進一步發(fā)展急需解決的問題。

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