礦渣立磨螺旋鉸刀輸送機的改進與應用

石建國

（煙臺冀東潤泰建材有限公司，山東煙臺 264006）

0 引言

螺旋鉸刀輸送機是礦渣立磨的物料輸送設備，它的功能是將混合物料連續地推入立磨內部。而一旦鉸刀設備發生故障，立磨系統將整體處于停滯狀態，不僅維修時間長、耗費資源大，且修理費用高。

1 JLMSK1-46.4 型礦渣立磨螺旋鉸刀輸送設備及工作原理

1.1 礦渣立磨及其配套螺旋鉸刀輸送設備

煙臺冀東潤泰建材有限公司兩條年產140 萬噸礦渣粉磨生產線，立磨配置JLMSK1-46.4 型專用入料螺旋鉸刀輸送機，電機型號MN180L-4，額定功率22 kW，額定電壓380 V，額定轉速1470 r/min；與之相連接的擺線針減速機型號XWD10，速比35，額定功率22 kW。減速機另一側為緩沖對輪，與進入立磨內部的螺旋體對接。設置入料口和出料口各一個，設備整體全部坐落于通長底座上，由此構成螺旋鉸刀成套物料輸送設備。設備整體長5.8 m，其中近2.4 m 的長度嵌入立磨內部。

1.2 螺旋鉸刀輸送機工作原理

礦渣立磨主電機通過主減速機帶動磨盤轉動，物料從螺旋鉸刀進料口加入，當驅動鉸刀電機帶動減速機旋轉時，與之同軸連接的螺旋體也隨之轉動，物料受到螺旋葉片軸向推力的作用，沿料槽軸連續移動，經過一段位移，物料在鉸刀出料口漏出，落入立磨磨盤上。

螺旋鉸刀輸送機采用側入料方式，入料順暢，料流連續穩定，鎖風效果極佳，在礦粉生產中得以廣泛應用。

2 螺旋鉸刀故障現象及原因分析

2.1 結構組成

螺旋鉸刀輸送機由螺旋體、電機、擺線針減速機、對輪聯軸器、底座、筒體、進料口、出料口等部分組成（圖1）。

圖1 螺旋鉸刀輸送機結構

2.2 故障現象

隨立磨配套供貨的原裝螺旋鉸刀輸送機正常使用不足4 個月，螺旋葉片磨損嚴重，已達到報廢狀態，更換同型號整套設備后不足2 個月，故障現象依舊，即在半年內，2 套螺旋鉸刀輸送機失效。解體后的螺旋體如圖2 所示。經現場詳細測試，發現失效的螺旋鉸刀輸送機均存在如下問題：螺旋葉片磨損嚴重；固定葉片的螺旋主軸有2～3 mm 不同程度的磨損；檢測后發現主軸呈現一定彎曲度；靠近下料口位于立磨內部鉸刀頭部的萬向節軸承損壞；輸送機筒體下殼體磨損量達3 mm 以上，部分區域下殼體已經磨漏；入料口部位磨損嚴重。

圖2 解體后的螺旋體

2.3 原因分析

（1）由于原輸送機葉片堆焊的耐磨材料選擇不當，導致葉片表面硬度偏低，而且原堆焊層偏薄（僅有2 mm 左右）。礦渣物料含水量10%左右，濕料易粘接在螺旋葉片上，物料隨軸轉動時輸送效率降低，阻力加大，更加劇螺旋葉片和螺旋體下殼體的磨損，嚴重時甚至將下殼體磨漏。

（2）由于螺旋體主軸、筒體經物料不規則沖刷，導致螺旋體逐步失衡，無法維持正常水平軸向運動，使葉片與筒體間隙加大，造成回流沖料，后期運行時，鉸刀葉片與筒體內壁間斷性刮擦，使磨損加劇。

（3）鉸刀頭部伸入立磨內部的萬向節軸承沒有甘油潤滑補充，軸承被物料粉磨填充而卡滯，雖然萬向節軸承可以作為螺旋體的支撐，又可動態調整螺旋體自身間隙，但經過一段時期，即達到失效狀態，也會使鉸刀運轉困難。

3 改進方案

（1）經專業廠家取樣理化分析，原螺旋鉸刀輸送機葉片表面焊接材料為H08Mn2Si（低合金碳鋼），內部硬度30～38 HRC，外部焊道基本無硬度。針對葉片耐磨性問題，更換為基體材料為厚12 mm 的NM450（超高強度耐磨鋼）鋼板，該種材料的機械耐磨性能為原低合金碳鋼材料的3～5 倍，以此增加其整體強度，保證徑向推力的能效比。

（2）對已經彎曲變形的鉸刀主軸進行校正，磨損部位激光修復，在動平衡機上進行動平衡試驗，保證葉片與筒體間隙6～10 mm。螺旋葉片整體兩側表面堆焊合金層厚4～5 mm，外緣寬度100 mm 范圍內堆焊2 層，頂部堆焊2 層。耐磨層選用LQ582CO2氣體保護堆焊藥芯焊絲，堆焊層硬度可達55～62 HRC，堆焊厚度＞4 mm。

（3）入料口位置將普通鋼板改為耐磨襯板，以增加入料時物料沖擊的抗磨性。

（4）原螺旋筒體已經不具備修復價值，無法繼續使用，重新制作新筒體，為保證物料順暢通過，筒體暫無法使用耐磨材料。

（5）更換螺旋鉸刀頭部頂端的萬向節軸承，制造軸承專用支架，更換為耐高溫圓錐調心滾子軸承，并制造外部甘油加油潤滑接口。

（6）原螺旋鉸刀的萬向節軸承沒有潤滑通道，損壞后只能在大修時被動更換。對此，增加自動化甘油加油設備一套，專用油管敷設接入鉸刀內部圓錐調心滾子軸承潤滑加油接口，實現自動定時潤滑，通過技術手段保證鉸刀軸承有效運轉。

采用改進方案修復后的螺旋鉸刀葉片如圖3 所示。改造后螺旋鉸刀輸送機中控運行工藝流程見圖4。圖4 中編號為94.03g 的設備即為入磨螺旋鉸刀輸送機。改造后設備運行穩定、可靠，實測鉸刀電機電流為17 A。

4 成效與建議

設備改造前，螺旋鉸刀每半年至少更換一次，經與其他同產品公司深入了解，一般均在6～8 個月就需更換整體鉸刀備件。改造后，螺旋鉸刀輸送機可連續在線運行18 個月，設備使用壽命延長至原來的2.5～3 倍，減少了備件更換次數，每年可節省維修費、備件費28 萬元。

圖3 改進修復后的螺旋鉸刀

圖4 改造后螺旋鉸刀輸送機中控運行工藝流程

在入料量相同情況下，螺旋鉸刀電機運行電流由原來的19 A 降至17 A（頭部更換圓錐滾子軸承后的節能效果），改造后運行3 年來，2 臺螺旋鉸刀節省電費3.66 萬元，經濟效益可觀。

尚未解決的問題：螺旋鉸刀筒體下殼體仍然存在一定的磨損，經長時間物料沖刷，仍存在被磨漏的風險，但磨漏后物料成型堆積，形成天然的料磨料保護層，暫時可以維持生產，但該問題尚未完全解決。通過不斷地技術改進與創新，可以實現設備的節能降耗，提高設備的可靠性和利用率，在一定程度上也節省了資金，降低了生產維修成本。