1、改进前的工况
济钢第一烧结厂建于1994年，为两台2×90rTi2烧结机，至2001年底，日产成品烧结矿约7500t。熔剂破碎区配备5台∮l000mm×1000mm可逆锤式破碎机，主要破碎生石灰、石灰石和轻烧白云石，每台设计产量为100 - 150t/h，设计最大给料粒度80mm,出料粒度≤3mm。从烧结机投产开始，烧结矿产量和使用的熔剂一直比较稳定，五台锤式破碎机从检修周期、工艺需要和工人劳动强度方面都可满足烧结机的生产需要，锤头的使用寿命问题也没有暴露出来。
从2001年底开始，原来平衡的状况被打破了。首先，烧结厂准备在2002年的工艺及自动化改造中将两台90m2烧结机扩容为两台120mz烧结机。其次，根据工艺布置的需求，原来的五台锤式破碎机取消两台，保留三台。这样，锤式破碎机能否适应新的工艺状况，满足烧结机的生产需要，就显得尤为重要。而对锤式破碎机来讲，影响其检修周期的关键在于锤头的使用寿命，因此为了保证整个工艺改造的成功，进行了锤头的长寿化攻关和工业试验。
2、锤头的磨损分析及长寿化改进措施
2.1锤头的磨损分析
济钢使用的锤头几何形状如图1所示，锤头边缘进行破碎的工作区域被称为工作区。由锤式破碎机的工作原理可知，随着锤头不断被磨损，工作区将发生变化，物料对锤头的磨损方式也将发生变化，在锤头工作初期，冲击为主要受力方式，而当锤头被磨损到一定程度时，物料对锤头工作面产生冲刷作用，导致破碎效率明显降低，就必须倒换锤面或更换锤头了。从锤头的材料分析，济钢烧结厂的锤头，长期以来一直采用高锰钢即ZGMn13制造，这种钢材的主要特点是：在较大的冲击或接触应力作用下，表面层将迅速产生加工硬化，从而增强耐磨强度，当破碎物料受到的冲击并不强烈时，高锰钢具有的加工硬化性能不能充分得以发挥，因此高锰钢锤头表现出磨损快，使用寿命短的弱点。
根据上述锤头磨损的过程和高锰钢的特性来看，在破碎中等硬度以下的岩石时，由于ZGMn13这种材料的加工硬化性能不能充分得以发挥，因此在锤头工作初期，由于冲击而引起的磨损就比较快，进而影响到随后开始的冲刷磨损，使冲刷磨损的速度同样变快，最终缩短了锤头的使用寿命。
基于上述分析考虑，要想提高锤头的使用寿命，在工艺要求和破碎设备不改变的前提下，就要采取措施提高锤头的硬度，特别是工作区域的耐磨硬度。只有这样，才能延长锤头的使用寿命。
2.2锤头的改进措施
2.2.1 堆焊硬质合金
由于济钢烧结厂的单辊破碎机转子和四辊破碎机辊皮在延长使用寿命时都采用了堆焊硬质合金的办法，所以在锤头的长寿化问题上我们首先想到了堆焊的方法。但是，锤头的工况和上述两种部件明显不同，确定锤头磨损到什么状况时堆焊耐磨层就非常关键。为此，进行了多次试验，最后发现，在锤头厚度方向上，当锤头磨损到bl点(r=10mm)时．锤头的单位纯磨耗最小。因而在锤头磨损到b／点范围附近时进行堆焊效果最好。
采用了一种中锰中铬合金焊剂作为堆焊材料，其中锰含量为7%～8%，铬含量为5%～6%。锰主要起到抗冲击和强化材料的冲击硬化性能，铬主要提高材料的淬透性，增加耐磨层的厚度。通过堆焊处理后，锤头的使用寿命提高将近一倍，取得了较好的效果。不过堆焊是在锤头磨损到一定程度后的修复过程，在修复前必须要把锤头从设备上换下来处理，这样，设备的停机时间和检修工人的劳动强度和以前相比都没有减少，于是考虑从锤头的材料方面进行改进。
2.2.2锤头材料的改进
锤头是工作于恶劣工况下的易损件，要求具有耐磨和耐冲击性能，同时又要有一定的韧性，通过几年来的生产实践，发现高锰钢在破碎熔剂时，主要薄弱点在耐磨和耐冲击性能方面，而韧性方面则完全能满足生产的需要，因而材料的改进主要是提高锤头的硬度。
为了兼顾锤头的韧性，含碳量选择0.35%～0.45%，过高难以保证锤头的韧性，过低难以满足强度和耐磨性要求。锤头厚度为84mm,为提高其淬透性，获得高的强度和硬度，加入少量的铬、钼、镍，同时调整了锰和硅的含量，新的材料设计成分见表1：
该材料成分在原来高锰钢材料基础上又添加了少量稀有合金元素，使该材料既具有高合金铸造的耐磨性，又有较高的机械强度和控制性能。而稀有元素的增加使该材料的金相组织发生了变化，晶粒更为细密，强度更高，可塑性更强，并使金属基体进一步钝化，使材料的耐磨性又得到了一次提高。
利用上述材料铸造出新型的锤头后，装机运行显示，效果良好，寿命比高锰钢(ZGMm13)增加了1倍，在一个寿命周期减少了一次设备停机。不仅提高了设备作业率，而且降低了职工的劳动强度。
3、结论
1)通过锤头的长寿化改进措施的实施，使锤头的使用寿命提高为原来的2倍。适应了烧结机工艺扩容改造后的生产需要，消除了制约我厂发展的一个瓶颈。至2004年11月，两台烧结机日产量已经达到了ll000t。
2)用新型合金铸钢材料替代传统的高锰钢，在水泥和石煤发电等行业应用已经比较普遍，在烧结厂则很少，主要是原来锤式破碎机的产量和作业率不高。随着目前国内烧结机的改造和锤式破碎机作业率的提高，这种材料将会得到广泛应用。
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