随着建材工业的发展，能源需求不断增加，节能降耗工作十分重要。研制和生产新型节能设备是一个重要的措施。反击式破碎机的应用，不仅可以提高碎石的产量， 而且可以降低石料的郑翩中含量。为了充分发挥反击式破碎机的性能及合理利用能源，有必要对其易损件的组成及影响因素进行分析。合理选择合适的易损件及其结 构和使用参数，使其在较低能耗下，获得好的破碎。
反击式破碎机的易损件通常包括板锤、反击衬板、机壳衬板以及转子体端部护板等。其中, 以板锤的磨耗最为突出。这些易损件的磨耗构成了反击式破碎机的一项重大费用开支,但这并不能说, 从磨耗角度来看, 击破碎就不如其他破碎方法。
对板锤磨耗的正确评价
有人认为: 板锤磨耗严重是反击式破碎机的致命弱点, 而只有在研制出制造板锤所需的新的高耐磨材料后, 反击式破碎机才 能获得进一步推广使用。这种观点, 一般说来是模糊的,不恰当的; 在某种意义上说来, 甚至是错误的。易损件的磨耗, 给破碎作业带来的问题,通常表现在两个方面: 一个是造成大量金属材料的磨耗; 另一个则是因停顿生产、更换易损件而造成较高的维修费用。实践表明, 板锤在破碎物料的全过程中,自身也不断受到被破碎物料的侵蚀而磨损。因而可以认为, 板锤的磨耗是个正常的现象。实质上, 磨耗就意味着物料的破碎过程。板锤的磨耗大小主要视破碎物料的磨蚀度、破碎比、板锤的线速度、板锤的数目及其厚度、过大粒度的处理方法等因素而定。对板锤 磨耗的评价,一也就是它与其他破碎方法工作机构磨耗的经济性与合理性的比较, 必须在相同的工况和耐磨材质的情况下进行对比才有意义。反击式破碎机通常较其他破碎机具有大得多的破碎比( 一台反击式破碎机顶其它破碎机几段破碎用) , 产品中细颗粒较多, 磨耗自然一也就集中地反映在板锤上。从现象上看, 磨耗似乎强化了, 以致使一些人造成错觉。误认为反击式破碎机的磨耗比其他破碎机要大。
我们曾对简摆颚式破碎机与反击式破碎机的磨耗进行了详细的对比试验。试驻是在相同的给料和同样耐磨材质的清况下进行的。试验结果表明: 工作机构( 板锤与鄂板) 的磨耗大小与破碎方法无关,而与共破碎系统所能达到的表面积增长有关,见图4 6。这个试验充分说明了: 由于反击式破碎机具有较大的破碎比,其产品表面积的增长值较共他破碎机高, 致使板锤磨耗显得突出,而并不表明冲击破碎次于其他破碎方法。如上所述, 从纯磨耗角度分析, 反击式破碎机与颚式破碎机具有相同的磨耗性能, 若从工作机构的总耗损看, 则反击式破碎机要比颚式破碎机来得经济。这不仅表现在实际需要产品中含有较多的细粒级的情况, 而对那些无须较多细粒级的场合, 其磨损费用也不会高于鄂式破碎机, 甚至还可能有所降低。这是因为鄂式破碎机鄂板的金属利用率仅达25%左右( 以重量计) , 而反击式破碎机板锤的金属利用率可达50 % , 甚至高达70 %左右。
尽管反击式破碎机板锤磨耗性能并不比其它破碎机差, 但其磨耗集中, 致使板锤使用期短, 需要不时停止生产更换板锤, 从而增加了设备维修费用。因此除了改进板锤的结构型式和紧固方法, 提高板锤的金属利用率和缩短更换时间外, 研制新的高耐磨材料, 提高板锤的耐磨性能, 延长使用寿命仍具有重大的意义。
影响板锤磨耗的诸因素
如前所述, 在破碎物料的过程中, 板锤的磨耗是绝对的, 其磨耗大小则是相对的, 而影响磨耗大小的因素又是错综复杂的。这里, 就其主要的因素简单地阐述如下:
(1) 给料对板锤磨耗的影响:给料对板锤磨耗的影响包括: 给料成份、粒度大小以及含水量等因素对板锤磨耗所产生的影响。给料成分对板锤磨耗的影响是非常大的。反击式破碎机在破碎硬物料时, 进一步提高板锤的耐磨性, 延长其使用寿命, 尤为迫切。
给料粒度对板锤磨耗的影响不是绝对的, 因为这种影响只能在已知产品粒度、处理能力或表面积增长情况的条件下才能进行阐述。不同情况下给料粒度对板锤纯比磨耗的影响: 给料粒度加大, 而产品粒度又无显著变化时, 板锤的纯比磨耗有所增长, 这主要是破碎比增大、比表面积增长的缘故; 过大粒度返回处理又较一次开路处理的板锤纯比磨耗要大, 混合给料粒级范围的宽窄对板锤的纯比磨耗的影响不显著, 但给料经预先筛除细粒级后, 板锤纯比磨耗有较大降低。这也是由于处理量减少的缘故。因此在破碎机设计时, 如何及时排除粒度合格的产品, 改善板锤磨耗,必须给予足够的重视。
给料中所含水份的大小对板锤的纯比磨耗也有一定的影响。一般说来, 水分较大时板锤的纯比磨耗较大。
(2) 板锤数目及其结构参数对自身磨耗的影响:
众所周知, 选用高耐磨性能的材料制作板锤, 可以降低其自身的比磨耗, 但合理地选取板锤的结构参数及其配置数目, 同样也能起到降低板锤自身比磨耗的作用。一般地说来, 板锤可磨耗的体积和有效利用率(被磨耗部分的重量与新板锤重量之比) 应尽可能选得大些,从而得以和应地提高板锤的使用寿命。板锤数目及其结构参数对自身磨耗的影响：随着板锤配置数目的增多,其磨耗越大( 这种磨耗不与表面积增长成比例的增加。它一般表现在板锤的端部, 而不是冲击面上, 是一种无益的损耗) ; 板锤厚度越大, 磨耗相应也大(也不与表面积的增长成比例的增加) ; 而增加板锤的高度, 却能起到降低板锤自身磨耗的作用。不同板锤利用率, 即新板锤与旧板锤( 旧板锤又有程度上差异) 的比磨耗也是不同的，产生这种差别的主要原因是由于产品粒度发生变化, 比表面积增长有所改变的缘故。
(3) 转子回转速度、处理能力以及排料间隙大小对板锤磨耗的影响。
转子的回转速度对板锤的磨耗具有很大的影响。这主要是: 回转速度的增减直接影响到板锤对物料施加冲击能的大小, 对产品粒度的粗细(也即比表面积的增减) 具有较大影响的缘故,但是过大的回转速度, 不但不能获得良好的产品粒度, 而且可能导致板锤磨耗的剧增。其原因是: 在过高的回转速度下, 物料不能进入锤击区(或进入深度很小) , 而与板锤端部剧烈磨擦而引起的。因此偏面地提高板锤线速度, 以此改善产品粒度显然是不适宜的。设备的处理能力对板锤磨耗也有一定的影响。当处理能力增大时, 产品粒度将会变粗,板锤的单位纯磨耗也就有所降低。同样, 改变排料间隙大小在某种程度上也能改变产品粒度的粗细, 故对板锤磨耗也有一定的影响。
除了上述因素外, 机械结构设计得合理与否, 对板锤磨耗也有影响, 诸如: 转子回转速度过高, 给料进入锤击区深度不够; 给料导板倾角过小, 卸载位置过低而引起的积料现象以及反击装置与破碎腔的积料等, 都能加剧板锤不应有的磨损, 设计时, 必须妥善处理。
3 . 降低板锤磨耗费用的途径
由前述情况可知, 降低板锤磨耗费用的途径有二条: 一方面, 正确地选取破碎机的结构参数, 合理地设计机械结构, 确保适宜的破碎工况, 减少板锤不恰当的磨耗。另一方面, 从改进板锤的耐磨材质、结构设计、紧固方式以及研制简易有效的辅助装卸工具着手, 进一步降低板锤单位纯磨耗, 努力提高板锤的有效金属利用率, 尽可能缩短板锤的更换时间。
鉴于反击式破碎机主要利用板锤冲击物料而粉碎, 故对板锤冲击速度的选取尤为重要,过高的板锤冲击速度将导致磨耗的加剧。然而, 合理的板锤冲击速度尚需有恰当的板锤数与之配合, 从而保证物料在锤击区内能有足够的楔入深度, 否则将导致板锤产生不应有的磨耗( 板锤的磨损不与物料的破碎程度成比例增长。此时, 物料在转子体上翻转而不破碎, 或很少破碎。资料表明, 将粒度为5 ~ 50毫米铁矿石破碎至~ 5 毫米, 转子回转速度为48米/ 秒时, 不同板锤数的磨耗各不相同, 而二个板锤的使用寿命竟与6 个板锤的寿命相等!板锤的材质通常采用高锰钢。这对破碎一般中等硬度岩石是适用的。但在破碎硬岩石时, 诸如: 玄武岩、辉绿岩和黑云母花岗岩等, 板锤单位磨耗大, 更换频繁, 就不经济了。为此, 在国外曾采用低铬白口铸铁和硬镍钢等其它合金材料制作板锤, 企图降低单位磨耗, 延长使用寿命, 但效果都不理想。近年来, 国外又采用马氏体高铬铸铁制作板锤, 取得良好使用效果。在破碎焙烧炉渣时, 锰钢板锤寿命为270小时, 而马氏体高铬铸铁寿命可达760小时; 在破碎给料250毫米、产品粒度为0~35 毫米的河砂砾时, 硬镍钢板锤的使用寿命为4000吨, 而马氏体高铬铸铁板锤为13000吨。另一实例, 以双转子反击式破碎机破碎磷酸盐矿石时, 每付牌号为15-3 的马氏体高铬铸铁板锤可破碎160000吨, 而一般锰钢或低合金马氏体钢仅能破碎16000~ 20000吨。
含高铬白口铸铁早就生产, 但不久前才认识到: 这种材料除了具有良好的耐热性和耐蚀性外, 还具有较高的耐磨性能。15一3 马氏体高铬铸铁是目前最适宜用作板锤的材质。其化学成分是: 含碳量为2 . 4~ 3 . 6%、锰0.5~1 .0%、铬1 4~ 1 6%、镍0~1%、钼2.0一3.0%和铜0~ 1%。
高铬白口铸铁的组织由高铬混合碳化物m 7c 3 组成。这种碳化铬的硬度可达1100~1800 hv (维氏硬度) , 较石英还硬。就高铬铸铁的铸件而言, 其基体是由珠光体组成; 在低含碳量和较高含铬量和其它合金成分时, 其基体则由不稳定的奥氏体组成。铸件硬度为40~ 55hrc (洛氏硬度)。铸件经900~1000℃高温加热, 淬火( 在空气中进行) , 并在210~260℃温度下进行调质处理。此时, 铸件的基体由马氏体、部分残余奥氏体和呈细粒嵌布的二次碳化物组成。其硬度根据碳化物含量的多少和冷却速鹰的快慢, 介于60一67hrc。关于板锤材质的试验研究, 国内也曾进行过不少工作。北京矿冶研究洗在赤马山铜矿作过较长时间的试验研究, 但未能取得令人满意的效呆。国外采用的高铬白日铸铁需要消耗大量铬、钥、镍等贵重金属, 故不适合我国国情。为此, 研制适于我国使用的制作板锤所需的高耐磨金属材料, 是今后反击式破碎机进一步发展急需解决的问题。
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