分级破碎机大尺寸破碎齿热处理工艺研究.pdf

分级破碎机大尺寸破碎齿热处理工艺研

究

摘要:煤炭加工工艺飞速发展，煤炭加工设备也不断推陈出新，其中露天破

碎站、井工矿大巷转载处、溜煤仓上游、井口准备车间、选煤厂破碎车间等场景

主要破碎设备由颚式破碎机、锤式破碎机等更换为处理能力更大、效率更高的齿

辊式分级破碎机，尤其是双齿辊分级破碎机，因其结构简单、占地空间小、上下

料口联接简便等，在市场上的应用更为广泛，发展前景更好。随着大型双齿辊分

级破碎机不断推出，破碎齿可靠性要求越来越严格，除齿形要符合参数需求外，

破碎齿的基础性能也要能达到使用预期，尤其是大尺寸破碎齿在热处理过程中存

在淬透性不够、淬硬性不足、淬裂情况频发、铸造缺陷补救措施不足等问题，不

利于产品大型化发展。为了解决分级破碎机大型化进程中破碎齿稳定性问题，有

必要对大尺寸破碎齿热处理工艺进行研究。

关键词：分级破碎机；大尺寸破碎齿；热处理工艺

引言

近年来，随着矿石资源需求的不断增加和矿石开采行业的飞速发展，大块矿

石的破碎作为开采环节的重要组成部分，分级破碎机的破碎能力直接影响了矿石

开采的效率和效益，所以对于大型分级破碎机的破碎过程研究就显得尤为重要。

1.生产现状

生产实践中发现，破碎机入料原煤主要来自３号煤层和５号煤层，煤炭赋存

条件复杂，煤质较差。煤层伪顶岩性为炭质泥岩，直接顶主要以砂质泥岩为主；

煤顶层稳定性较差，易冒落；老顶为砂砾岩、粗砂岩、中细砂岩，砂岩胶结致密；

底板岩性主要由粉砂岩、高岭质泥岩组成。ＳＳＣ７００分级破碎机入料中矸石

含量超５０％，且含５％的超粒物料，超粒物料皆为矸石，甚至存在大于５００

ｍｍ的矸石。破碎机的齿牙磨损严重，断齿现象频繁出现，破碎机的破碎性能及

破碎效率直线下降，大块矸石无法破碎，在齿辊上方多次翻转滚动再次加剧齿牙

的磨损程度，部分大块矸石滚落到破碎腔死角后，卡在齿环与破碎腔体之间，对

边缘齿环造成连续磨损，甚至将其磨平。在大量的矸石冲击下，锁紧齿环的圆螺

母处出现开焊、松动的情况，齿环之出现间隙，齿辊窜轴、打齿，进而造成设备

损坏停机、生产现场停产的严重后果。通过研究分析，认为分级破碎机破碎效果

差的原因主要包括三个方面：（１）入料原煤煤质较差，其中矸石含量远超破碎

机设计要求，且多为高岭岩等坚硬岩矿，对破碎齿材质的硬度、耐磨性等要求高；

对辊磨损较大，严重时会导致齿环、齿头断裂。查看断裂的破碎齿断面可知，断

裂面铸造晶粒粗大，存在明显的铸造缺陷。（２）破碎齿设计不合理，其对物料

的破碎以挤压为主。在破碎腔内，物料通过空间有限，高硬度物料对破碎齿产生

的交变载荷较大，容易引起破碎齿的疲劳断裂。（３）齿辊齿环的锁紧结构稳定

性较差，比较适用于处理煤质较好、物料对齿辊冲击力小的破碎环境，在处理高

硬度物料时极易发生故障，对设备造成致命的损害。综合分析，由于分级破碎机

铸造材料较差，齿型设计不合理，齿辊齿环锁紧结构稳定性差，未能达到现场的

破碎要求。经过反复论证，选煤厂决定依据实际工况对破碎齿辊总成进行更换，

优化齿环铸造材质，重新设计齿型，改造升级齿环锁紧结构，以保证破碎机整机

的可靠运行。

2.颚式破碎机过载保护方法分析及优化

（1）断肘板过载保护。断肘板过载保护具有结构简单、选材方便、制造和

设计成本较低等优点，所以国内外厂家仍在使用。由于颚式破碎机的破碎力和肘

板的力学性能不能精确匹配，有时破碎机过载时，肘板未断，起不到过载保护的

作用；再者，肘板拆卸、更换需要花费一定的时间，耽误生产。针对过载肘板未

断的问题，建议采用力学分析软件，如利用ANSYS对颚式破碎机的肘板进行模态

分析，或者快速优化肘板参数，为肘板结构的优化设计提供依据；利用有限元分

析软件模拟计算破碎力和肘板的受力分布情况，为肘板的尺寸设计、肘板上孔的

形状、开孔数量、开孔尺寸和孔分布等提供技术支撑。（2）液压油缸过载保护。

液压油缸过载保护规避了上述两种过载保护方法的缺点，对过载保护具有安全、

可靠、反应灵敏度较高等优点。过载后能自动排出非破碎物料，快速恢复生产，

其控制系统可采用PLC控制，实现自动化控制。液压油缸过载保护系统复杂，因

而各项成本较高。另外，液压油缸对工作环境有一定的要求。综合分析液压油缸

过载保护的优点和缺点，它适用于特定作业环境要求连续作业的颚式破碎机。

3.智能化在履带式转载破碎机上的构思

（1）在履带式转载破碎机机身处，根据巷道锚索需要，加装多套液压钻架，

用于补充巷道锚护作业，配合锚杆钻机