黃 安，申警衛(wèi)，方曙光

（1九江萍鋼鋼鐵有限公司煉鐵廠，江西 九江332000；2湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖南 株洲412000）

1 前言

提高燒結(jié)機(jī)機(jī)尾固定刮刀的使用壽命對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化十分重要。燒結(jié)機(jī)尾部倒料箱內(nèi)的固定刮刀對(duì)于燒結(jié)機(jī)的使用壽命影響較大。刮刀的使用壽命取決于現(xiàn)場(chǎng)的工況以及刮刀本身的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)。在工況不變的情況下，刮刀本身的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)是影響使用壽命的主要因素。

燒結(jié)固定刮刀位于燒結(jié)機(jī)尾倒料箱內(nèi)，裝在臺(tái)車(chē)與單輥之間，傾斜安裝，傾斜角度為41°。固定刮刀的作用主要是導(dǎo)料和刮料。固定刮刀前段呈刀口狀，主要起刮料作用。當(dāng)臺(tái)車(chē)翻轉(zhuǎn)倒料后，粘在臺(tái)車(chē)面上的料就由刮刀前端刮掉；后部主要起導(dǎo)料作用，臺(tái)車(chē)翻轉(zhuǎn)下的料落在刮刀上，然后順著刮刀滑到單輥處，防止燒結(jié)礦直接砸在單輥上。固定刮刀的使用壽命直接影響燒結(jié)機(jī)的作業(yè)率。提高固定刮刀的使用壽命，能有效控制燒結(jié)機(jī)的故障率，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。九鋼煉鐵廠180 m2燒結(jié)機(jī)主機(jī)倒料箱固定刮刀投產(chǎn)使用不到兩個(gè)月就出現(xiàn)變形、開(kāi)裂，3個(gè)月左右已有部分刮刀斷裂，使用情況很不理想，嚴(yán)重影響了燒結(jié)機(jī)的作業(yè)率［1］。

表1 ZGMn13鋼化學(xué)成分 %

2 磨損變形原因及機(jī)理

2.1 固定刮刀的磨損原因分析

1）刮刀材料。九鋼煉鐵廠180 m2燒結(jié)機(jī)主機(jī)倒料箱原固定刮刀的使用材質(zhì)為ZGMn13［2］，其化學(xué)元素配比如表1所示。ZGMn13材料用于受不同程度沖擊負(fù)荷下的耐磨場(chǎng)所，極易受到磨損。原因如下：1）ZGMn13在使用前必須經(jīng)過(guò)水韌處理（鑄件經(jīng)1 050℃左右加熱后進(jìn)行保溫處理）才能有較高的抗拉性能、韌性［3-4］。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況分析發(fā)現(xiàn)，原刮刀沒(méi)有進(jìn)行水韌處理，無(wú)法形成馬氏體，不具備高耐磨性。由于落料位置固定不變，所以落料點(diǎn)磨損尤為突出。2）燒結(jié)料從機(jī)燒頭部點(diǎn)火位置到落料出，一直都處在燃燒狀態(tài)，固定刮刀長(zhǎng)期處在高溫環(huán)境下。料層溫度一般高達(dá)850℃左右，故在高溫環(huán)境下要求刮刀材質(zhì)必須具備耐高溫、耐磨、抗變形能力。在燒結(jié)環(huán)節(jié)中，燒結(jié)機(jī)由于工藝或設(shè)備原因隨時(shí)都可能停機(jī)檢修，通常在檢修允許的時(shí)間較短的情況下，會(huì)對(duì)倒料箱進(jìn)行打水降溫，使倒料箱急速冷卻。原材質(zhì)為ZGMn13的刮刀在急速冷卻中會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂、變形等損害其使用性能和壽命的情況。經(jīng)常打水就會(huì)造成整根刮刀產(chǎn)生更嚴(yán)重的變形，變形后的刮刀再次受燒結(jié)料的沖擊，會(huì)使其變形加劇，甚至出現(xiàn)斷裂。

2）刮刀整體結(jié)構(gòu)。原刮刀的整體設(shè)計(jì)是采用“縱向橫排”的方式，整排刮刀由19根單件組成，整排刮刀不具有積料的功能，各面都存在與燒結(jié)礦的接觸磨損。且每次下料都會(huì)對(duì)整根刮刀進(jìn)行沖擊，使刮刀產(chǎn)生變形。隨著沖擊次數(shù)越多，刮刀形變不斷加大，最后導(dǎo)致斷裂。

2.2 固定刮刀磨損、變形機(jī)理

固定刮刀磨損機(jī)理：大塊的燒結(jié)礦從臺(tái)車(chē)上落下來(lái)掉到刮刀上，對(duì)刮刀產(chǎn)生沖擊，大塊燒結(jié)礦自身也產(chǎn)生潰散，順著刮刀往下溜。在這個(gè)過(guò)程中，燒結(jié)礦對(duì)刮刀產(chǎn)生了沖擊磨損和磨粒磨損。固定刮刀變形機(jī)理：當(dāng)燒結(jié)礦從臺(tái)車(chē)上落到刮刀時(shí)，對(duì)刮刀產(chǎn)生沖擊，在刮刀中產(chǎn)生應(yīng)力。在高溫環(huán)境中，刮刀被反復(fù)沖擊同一位置時(shí)，就會(huì)在刮刀中累積足夠大的應(yīng)力，導(dǎo)致刮刀變形。

影響刮刀磨損、變形的因素包括：1）臺(tái)車(chē)到刮刀的落差越大，沖擊越大，磨損越大。2）燒結(jié)礦的燒結(jié)強(qiáng)度越大，自潰性就越小，沖擊就越大，磨損也就越大。3）燒結(jié)礦的溫度越高，材料抗磨損的能力越低，磨損就大，變形嚴(yán)重。4）燒結(jié)礦的形狀越不規(guī)則，有尖角，磨損越大。5）燒結(jié)礦的硬度越高，磨損越大。6）燒結(jié)礦潰散前后的粒度越大，磨損越大。7）刮刀具有一定的結(jié)構(gòu)，就能夠減少磨損的范圍，從而相應(yīng)減少磨損量。8）刮刀材料硬度高，能夠抵抗磨損。材料中如果含有大量的碳化物，則抵抗磨損的能力將大幅度提高。9）臨時(shí)水冷次數(shù)越多，變形越大。10）刮刀的結(jié)構(gòu)越單薄，變形越大。

在一定的工藝條件下，因素1）～6）基本上保持一個(gè)常態(tài)。檢修瞬間水冷環(huán)節(jié)無(wú)法避免。只能通過(guò)改善結(jié)構(gòu)和采用適宜的材料以及改變刮刀結(jié)構(gòu)來(lái)增強(qiáng)刮刀強(qiáng)度，從而提高刮刀的抗磨損能力。

3 固定刮刀技術(shù)改造

3.1 結(jié)構(gòu)改造

為了固定刮刀增強(qiáng)抗變形能力，主要從3方面進(jìn)行技術(shù)改造。

1）將原整體結(jié)構(gòu)改為“橫向抗磨、縱向防變形”的結(jié)構(gòu)，刮刀由纖長(zhǎng)件改為寬長(zhǎng)件。把原來(lái)由單根刮刀組成改為由3合1的5套（中間），2合1的2套組成（兩邊）。組合刮刀同時(shí)裝在同一塊底板上，使其形成整體，增強(qiáng)了刮刀的強(qiáng)度，提高了刮刀的抗變形能力。同時(shí)提高耐磨性，改造后的刮刀在橫向方向安裝了很多的擋板，形成空格。橫向的空格積料可以起到緩沖的作用，減少料對(duì)刮刀的沖擊。同時(shí)料只能與刮刀的表面摩擦，刮刀的底面和側(cè)面都不會(huì)受到料的沖擊磨損。在刮刀中上部有迎料面，它的堆焊厚度達(dá)10 mm。當(dāng)料沖擊到迎料面位置時(shí)，料會(huì)形成拋物線下落，減少了料對(duì)下部刮刀的摩擦，延長(zhǎng)了刮刀的使用壽命。

2）橫向結(jié)構(gòu)的積料在燒結(jié)礦與刮刀之間能夠起到一定的緩沖作用，減小了沖擊作用力，也增強(qiáng)了抗變形能力。

3）臨時(shí)檢修對(duì)刮刀進(jìn)行強(qiáng)迫瞬間冷卻，由于有橫向結(jié)構(gòu)的積料，水就會(huì)慢慢從積料上滲透下去，等到底板時(shí)已與底板的溫度達(dá)到平衡，沒(méi)有劇烈溫差，刮刀就不會(huì)變形。

3.2 材料改變

由于原固定刮刀材質(zhì)為ZGMn13，在生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常產(chǎn)生開(kāi)裂、變形等損害其使用性能和壽命等情況。改造后刮刀采用以ZG35CrMo鋼為母材，母材表面堆耐磨焊形式制作。ZG35CrMo鑄件堆焊前退火處理，細(xì)化晶粒。耐磨焊焊條采用進(jìn)口焊條V-145，其成化學(xué)分如表2所示。V-145焊條含有稀土金屬，具有強(qiáng)耐磨損、耐高溫特性，在900℃以下具有非常好的紅硬性，材料中含有大量的初始碳化物，能夠很好地抵抗燒結(jié)紅礦的磨損。ZG35CrMo具有較高的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)具有良好的淬透性。耐磨焊條堆焊后能很好地融合形成整體，不會(huì)分層。另一方面在保證刮刀不變形的基礎(chǔ)上，燒結(jié)料對(duì)刮刀的沖擊會(huì)細(xì)化晶粒，增加耐磨性。檢修時(shí)打水，相當(dāng)于對(duì)材質(zhì)進(jìn)行又一次淬火，使表面形成馬氏體，增強(qiáng)了耐磨性，提高了刮刀的使用壽命。

表2 V-145焊條成化學(xué)分 %

4 結(jié)語(yǔ)

燒結(jié)機(jī)機(jī)尾固定刮刀技術(shù)改造是在固定刮刀的結(jié)構(gòu)和材料兩方面進(jìn)行的整體改造，改造后提高了刮刀的強(qiáng)度和韌性，使用效果較好，使用壽命得到提高，提高了生產(chǎn)作業(yè)效率。目前，九鋼煉鐵廠2×180 m2燒結(jié)機(jī)及238 m2燒結(jié)機(jī)機(jī)尾刮刀平均使用壽命均達(dá)到12個(gè)月以上。