VS20A1振動破碎再生機(jī)襯板問題及改進(jìn)措施

文 良

（中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞 721006）

1 振動破碎機(jī)的工作原理和襯板的作用

VS20A1振動破碎再生機(jī)是鑄造車間舊砂再生的主要設(shè)備，用于對落砂后的舊砂塊進(jìn)行破碎再生，完成砂塊破碎、黏接劑脫膜篩分及雜物的分離。

破碎機(jī)在兩臺振動電機(jī)帶動下作定向振動，砂塊在破碎筐內(nèi)撞擊、翻滾、振動，并通過砂塊之間的摩擦，使砂塊破碎、黏接劑膜脫落。破碎后的砂粒從破碎筐底部襯板篩孔落下，雜物從后端清理門排出。進(jìn)入破碎機(jī)的舊砂塊中混有冷鐵、碎鋼片、耐火材料等不能破碎的硬質(zhì)雜物，破碎筐襯板受到這些雜物的沖擊、碰撞和砂粒的持續(xù)摩擦，逐漸變薄、出現(xiàn)破洞，需定期更換。圖1為VS20A1振動破碎再生機(jī)襯板。

2 襯板的重要性和改進(jìn)意義

襯板是砂塊破碎過程中強(qiáng)烈摩擦和沖擊作用的主要載體，并承擔(dān)下砂任務(wù)，是制約振動破碎再生機(jī)處理能力的關(guān)鍵零部件。襯板耐磨性能影響襯板使用壽命和更換周期，耐磨性越差，更換頻次越高，消耗的人力、物力和時間成本越高，也不利于連續(xù)生產(chǎn)。襯板篩孔大小直接影響下砂速率，進(jìn)而影響破碎機(jī)的處理能力。篩孔過大，砂塊破碎不充分；過小則下砂受阻，因?yàn)榕f砂通常含有水分，容易粘附于下砂口，進(jìn)一步降低下砂速率。因此，提高襯板耐磨性能，優(yōu)化襯板下砂口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是提高破碎機(jī)處理能力，減少維修工作量的有效措施，對企業(yè)節(jié)能降耗、降本增效有著重要意義。

3 出現(xiàn)的問題、改進(jìn)措施及效果

本廠VS20A1振動破碎再生機(jī)投入使用以來，出現(xiàn)兩大問題：一是下砂慢，導(dǎo)致砂子供應(yīng)滯后，破碎筐頻頻顯滿造成前方落砂機(jī)停機(jī)，舊砂再生生產(chǎn)線時斷時續(xù)，很不流暢，延誤生產(chǎn)；二是襯板不耐磨，修補(bǔ)、更換工作量大。

3.1 采取的措施

1）將下砂孔適度拓寬，由8 mm拓寬至12 mm，同時將下砂口結(jié)構(gòu)形式由直口改成喇叭形狀口。使砂子不易粘附，不易在下砂口板結(jié)堵塞，解決下砂不流暢的問題，使生產(chǎn)節(jié)奏恢復(fù)正常，取得了良好的效果。圖2為下砂口改變前后形狀。

2）襯板材質(zhì)由16Mn改為耐磨性能突出的高錳鋼ZGMn13，增加厚度，并采取水韌處理、表面爆炸硬化等工藝措施進(jìn)一步增強(qiáng)耐磨性。

襯板耐磨性能的優(yōu)劣關(guān)鍵在于材質(zhì)的選擇。表1為16 Mn和ZGMn13的主要化學(xué)成分。

圖2 下砂口改變前后

表1 16 Mn和ZGMn13的主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

主要化學(xué)元素對耐磨性的影響：

C：增加鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性。一般隨著碳含量的增加，耐磨性提高。

Mn：Mn促進(jìn)形成奧氏體組織，當(dāng)Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)在14%以內(nèi)時隨著Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鋼的強(qiáng)度和耐磨性也增加。

目前，振動破碎機(jī)襯板普遍采用16Mn.

16Mn具有良好的綜合力學(xué)性能，塑性和焊接性良好，沖擊韌性較好，一般在熱軋或正火狀態(tài)下使用，適于制作橋梁、船舶、車輛、管道、鍋爐、各種容器、油罐、電站、廠房結(jié)構(gòu)、低溫壓力容器等結(jié)構(gòu)件。

16Mn耐磨性和沖擊韌性不強(qiáng)。根據(jù)我們經(jīng)驗(yàn)，16Mn襯板使用壽命不到兩個月。由于襯板重，安裝空間狹小，工況惡劣，砂粒、粉塵、耐火材料碎片殘留使螺栓不易拆卸，給維修更換帶來很多困難。每更換一次需3名工人密切配合，耗時2 h以上。

高錳鋼鑄件耐磨損、抗沖擊性能優(yōu)異，是制作襯板的理想材料。在受沖擊和強(qiáng)大壓力時能產(chǎn)生耐磨層，使表面具有很強(qiáng)的耐磨性能，而里層仍保持優(yōu)良的韌性，并且價格便宜。高錳鋼經(jīng)過水韌處理，韌性和強(qiáng)度進(jìn)一步提高。

爆炸硬化是靠炸藥爆轟與金屬表面相互作用在金屬表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波，這種高密度的沖擊波在金屬中傳播，使金屬晶格發(fā)生扭曲，改變了金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使表面和深層金屬的硬度提高。同時也能提高材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，從而提高材料的耐沖擊磨損和耐變形性能。

高錳鋼襯板采用爆炸硬化技術(shù)后，表面強(qiáng)度進(jìn)一步提高，耐磨性增強(qiáng)。經(jīng)一次爆炸后表面硬度達(dá)350 HB，硬化層深度達(dá)表面以下16 mm，延長了磨損壽命。

圖3為襯板改進(jìn)前結(jié)構(gòu)。圖4為襯板改進(jìn)后結(jié)構(gòu)。圖5是改進(jìn)后襯板。

圖3 單個襯板改進(jìn)前結(jié)構(gòu)

圖4 單個襯板改進(jìn)后結(jié)構(gòu)

圖5 振動破碎再生機(jī)改進(jìn)后襯板

3.2 改進(jìn)后效果

改進(jìn)后，每年節(jié)省襯板12張～33張，更換次數(shù)由每年6次～12次減至1次～2次，粗略估算僅制造成本就節(jié)約4 500元/a～27 000元/a.表2為兩種襯板使用情況對比。

表2 兩種襯板使用情況對比

采用高錳鋼襯板，運(yùn)用水韌處理和爆炸硬化技術(shù)，并將襯板厚度由原來的12 mm增加至24 mm，顯著提高了襯板的使用壽命，由原來的不到2個月延長至1年，降低了制造和維修成本，減少了維修頻次，提高了勞動生產(chǎn)率，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］石玉珍.工程材料實(shí)用手冊［M］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1990：99-100.

［2］李海龍.高錳鋼性能的研究和提高［D］.長春：長春理工大學(xué)，2007.

［3］機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第1卷）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004:3-22.

［4］趙培峰，國秀花，宋克興.高錳鋼研究與應(yīng)用進(jìn)展［J］.材料開發(fā)與應(yīng)用，2008（4）：85-88.