单辊破碎机是烧结生产工艺中重要的设备之一，目前，攀钢炼铁厂6台烧结机上均采用单辊破碎机。单辊破碎机安装于烧结机尾部，其主要作用是将烧结机台车倾翻下来的尚处于750 – 850℃高温、块度达300 - 500 mm的红热烧结饼块进行破碎，达到粒度小于150 mm的工艺要求。单辊破碎机主要由齿辊装置（主轴、星轮体、轴承）、供排水装置、篦板、传动装置、导料溜槽、篦板支座、破碎机防尘罩、机下漏斗等组成。
单辊破碎机工作原理是由电动机经减速机通过齿轮联轴器带动齿辊旋转，当热烧结矿从烧结机尾卸到固定的篦板上时，不断旋转的破碎齿插入篦板间隙中，与篦板产生剪切力，使大块的烧结矿得到粉碎。采用这种形式的单辊破碎机，破碎烧结块能力强、效率高，被破碎的烧结矿粒度均匀，而且机体紧凑，价格低廉，工作可靠。但随着烧结机的改造，烧结机生产能力有了大幅度提高，原有的单辊破碎机结构形式已不能满足生产所需；另外，破碎机长期处于高温、重载、大冲击等环境下运行，致使辊体磨损较快，更换周期短，寿命低，成为制约生产的主要因素，从运行状态中发现，主要存在以下问题。
2、单辊破碎机运行中出现的主要故障
1)单辊破碎机结构是9排齿辊，每排齿辊有四个齿，整个辊体共36个破碎齿。每排9个齿成一字型排列，这种结构形式因9个齿同时破碎，故破碎阻力大，同时烧结矿自台车落下时烧结矿同时冲击在9个齿上，这种冲击力通过辊体直接传到传动系统，对传动系统破坏性强，经常发生设备故障。
2)单辊破碎机辊体采用可更换式齿冠结构，篦板部采用保护帽与大篦板组合结构形式。齿冠和保护帽的材质是ZCMnl3，这种材质在常温状态下耐磨性质还可以，但在740 - 850℃高温状态和强烈冲击条件下连续作业就不那么理想，其使用寿命非常短，经常需要停机检修进行更换，严重制约烧结机作业率和产量，且加剧检修工人劳动强度。因此，迫切需要能够找到一种延长单辊破碎机使用寿命的方法。
3)9排齿结构的单辊对烧结矿破碎后，存在烧结矿粒度偏小问题，造成成品率低，影响后续工序和能耗升高。
3、改进措施
3.1辊体部分
1)将齿辊原来的9排改为7排；每个星轮由原来的4
个齿改为3个齿（如图3所示），这样单辊破碎机破碎齿总齿数为21个，比原来的36个齿减少了15个；星轮3个齿成120。均匀分布；相临两排齿辊错开60。安装，采用这种结构破碎齿在圆周内由原来均布4个齿增加为6个齿，这样齿辊旋转时由原来的9个齿同时破碎变为4个齿和3个齿交替破碎，有效地分解了破碎力，使破碎力在圆周内均匀分布，辊体受力更加均匀，避免了破碎力集中，减小工作负荷，单位时间破碎频度增加，同时自烧结机台车卸下的烧结矿对破碎齿的冲击力也大为减小，对传动系统破坏性降低。
2)取消齿冠一星轮体组合形式，将破碎齿与星轮体制成如图4形状，并在破碎齿工作面上堆焊耐磨、耐热合金硬化层，当辊体磨损严重时可以整体更换，避免以前经常停机更换齿冠，大幅度降低停机检修时间。
3.2篦板部
因单辊破碎齿辊排数由9排改为7排，故篦板部篦板数量相应由10根改为8根（如图4所示），排口矿宽度由160≠mm增大到240≠mm，排口矿宽度增大后改变了破碎后烧结矿的粒度分布，提高烧结矿成品率。将篦板部的保护帽取消，将篦板制作成整体式，由耐磨、耐热合金堆焊而成，并通水冷却，以提高其使用寿命，当一端磨损到一定程度时可调头使用，达到降低成本，延长使用寿命目的，避免过去每半个月停机更换保护帽等突出矛盾，实现单辊破碎机整体长寿化。
3.3单辊破碎机的焊接
单辊破碎机上的齿辊、篦板等部件在高温条件下，受力复杂，磨损严重，故在其工作面上需要利用堆焊技术堆焊耐磨、耐热合金硬化层，并通水冷却，以延长其使用寿命。
3.3.1齿辊焊接
齿辊焊接是用耐磨耐热合金焊条(FHW850B、FKC430)将主轴（六方轴）、破碎齿焊接在一起。
1)破碎齿焊接破碎齿是用耐磨、耐热合金焊条将齿冠、堵板和本体焊接而成的。
本体的材质是ZC35，外表面经机械加工后再进行超声波探伤，探伤合格后可将堵板组合在本体的方孔内，点焊固定后用J506焊条焊好四周的角焊缝，再用同样焊条将方孔的其余部分塞焊满，端部磨平；堵板焊好后，进行0.75 MPa的水压实验，保压30 min以上，不得出现渗漏现象。
齿冠由厚度为10 - 16 mm、材料相同、形状各异、采用冷热不同工艺方法弯制成所需形状的钢板组合焊接而成。齿冠焊好后再与本体组合、焊接在一起，完成破碎齿骨架制作。随后，再将破碎齿堆焊骨架固定在旋转胎具上，进行堆焊。
堆焊分两部完成：
第一步用FHW850B焊条堆焊破碎齿本体两侧，堆焊层厚度为5 mm，但在靠近齿根坡口15 - 20 mm处暂时先不堆焊。
第二步用FKC430焊条堆焊破碎齿齿冠、齿刃的框格
部分，其单面堆焊厚度为52 mm。
这两步堆焊完成后，进行第二次水压试验，合格后，修整、磨削破碎齿外表面，检验各部尺寸、公差满足设计要求。
2)齿辊与破碎齿焊接齿辊与破碎齿的组合、焊接、堆焊分五步完成。
第一步划线与堆焊。将齿辊装卡在柱塞堆焊机上，在破碎齿组合位置和两个齿之间的第一次堆焊位置进行堆焊。
第二步组合、焊接破碎齿。将21个破碎齿组合、点焊牢固，用角钢或槽钢支撑在两个齿之间和同一圆周的三个齿上并焊牢，以达到控制其焊接变形的目的。然后用J506焊条将各破碎齿齿根部的破口和角焊逢按照多层焊接的方法完成，但且不允许将一个齿的破口、角缝一次焊完，必须兼顾其它各齿。被焊件在堆焊或焊接前均需进行预热，预热方法可采用煤气或红外线加热垫等方法进行。
第三步进行水压试验。当主轴上的21个破碎齿全部焊接完成后，进行水压试验。试验压力为0. 75 MPa，保压30 min，不得出现渗漏。
第四步进行齿辊及破碎齿其余部分的堆焊。当齿辊水压试验合格后，用FHW850B焊条堆焊破碎齿，使其整个部件的外表面连成一体。这部分堆焊层的厚度仍为5 mm，堆焊层的表面硬度为大于或等于45HRC。
第五步进行第二次水压试验及热处理。齿辊焊接、焊补、堆焊全部完成后，进行第二次水压试验，其要求与前一次相同。然后将齿辊上所有支撑切除，表面磨好，进行整体热处理，以消除焊接应力，改变性能。
3.3.2篦板体焊接
篦板体是用耐磨耐热合金焊条FHW850B、FKC430将本体、骨架焊接、堆焊而成的。
1)、本体的焊接本体由底板、法兰、顶板、侧板、隔板组合、焊接而成。
本体是篦板体的主体和心脏，内通循环水冷却，外堆焊耐磨耐热合金。由于本体是堆焊合金和焊接骨架的依托，因此必须保证其焊接质量。本体上所有焊逢在焊接后要进行超声波探伤检验，检验合格后进行0. 75 MPa的水压试验，保压30分钟以上不得出现渗漏。随后要进行探伤和试压，合格后再对焊逢质量、尺寸、公差等项检验并进行退火处理，以消除焊接应力。
2)、骨架的焊接骨架由多种不同尺寸(10～16 mm)的钢板组合、焊接而成。
第一步将两件篦板体非骨架一侧若干个焊块连焊在一起，然后将两段的工装支承轴用螺栓连接好，吊放在焊接托辊上，焊接骨架上的角焊逢之后再进行堆焊。
第二步堆焊梯形面积为5 mm厚的焊层，其基本要求如下：
①磨耐热合金堆焊后的表面应保证平整，其局部凸起凹陷均不得超过3 mm；
②耐磨耐热合金堆焊应与本体及骨架形成一个整体，不得有裂缝、裂纹、缩松、气孔等影响产品质量的现象存在；
③堆焊后堆焊层的表面硬度不得低于45HRC；
④焊接、堆焊后应保证工件平直，在任何方向均不得弯曲或翘起；
⑤5 mm堆焊层用FHW850B焊条堆焊；
⑥焊件焊后进行退火热处理，以消除焊接应力；
⑦热处理后对焊件进行第二次超声波探伤和第而次水压试验；
第三步堆焊篦板体两侧厚度10 mm的若干个方框格：
用FKC430耐磨耐热合金焊条堆焊10 mm厚的若干个方框格。第四步用耐磨耐热的合金焊条堆焊篦板体两侧厚度为67 mm的若干个方框格。
第五步焊后处理。
①堆焊表面的二次加热。当一个方框堆焊完以后，立即将焊钳换成碳极钳，使堆焊表面受到电弧热，比下面凝固缓慢。
②热处理。篦板体两件连体焊接、堆焊后，吊下托辊放平，温度达到常温后，拆去两端焊接工装支承轴，但连接两个篦板体的焊块不去掉，仍使两件连体进行热处理，以消除焊接和堆焊所产生的焊接应力，并改善韧性和塑性，提高篦板体的使用寿命。
4、结束语
本次改造主要是针对单辊破碎机工作场合处于高温、重载，冲击力大环境下，其使用寿命短，故障率高，检修维护检修工作量大等问题，通过理论分析并结合生产现场实际，采取改变辊体结构装配形式，减少齿排数，表面堆焊耐磨层，篦板采用水冷式等各项措施，解决了辊体和篦板部各易损件磨损快、寿命低等问题。实践证明，通过改造后的辊体和篦板部使用寿命有了大幅度提高，辊体使用寿命可以达到6个月，篦板使用寿命可以达到12个月，不仅降低备品消耗，而且减轻了工人劳动强度，更主要的是提高烧结机作业率，满足生产需要，取得了可观的经济效益。取得了预期效果。
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