矿渣立磨螺旋铰刀输送机的改进与应用

石建国

（烟台冀东润泰建材有限公司，山东烟台 264006）

0 引言

螺旋铰刀输送机是矿渣立磨的物料输送设备，它的功能是将混合物料连续地推入立磨内部。而一旦铰刀设备发生故障，立磨系统将整体处于停滞状态，不仅维修时间长、耗费资源大，且修理费用高。

1 JLMSK1-46.4 型矿渣立磨螺旋铰刀输送设备及工作原理

1.1 矿渣立磨及其配套螺旋铰刀输送设备

烟台冀东润泰建材有限公司两条年产140 万吨矿渣粉磨生产线，立磨配置JLMSK1-46.4 型专用入料螺旋铰刀输送机，电机型号MN180L-4，额定功率22 kW，额定电压380 V，额定转速1470 r/min；与之相连接的摆线针减速机型号XWD10，速比35，额定功率22 kW。减速机另一侧为缓冲对轮，与进入立磨内部的螺旋体对接。设置入料口和出料口各一个，设备整体全部坐落于通长底座上，由此构成螺旋铰刀成套物料输送设备。设备整体长5.8 m，其中近2.4 m 的长度嵌入立磨内部。

1.2 螺旋铰刀输送机工作原理

矿渣立磨主电机通过主减速机带动磨盘转动，物料从螺旋铰刀进料口加入，当驱动铰刀电机带动减速机旋转时，与之同轴连接的螺旋体也随之转动，物料受到螺旋叶片轴向推力的作用，沿料槽轴连续移动，经过一段位移，物料在铰刀出料口漏出，落入立磨磨盘上。

螺旋铰刀输送机采用侧入料方式，入料顺畅，料流连续稳定，锁风效果极佳，在矿粉生产中得以广泛应用。

2 螺旋铰刀故障现象及原因分析

2.1 结构组成

螺旋铰刀输送机由螺旋体、电机、摆线针减速机、对轮联轴器、底座、筒体、进料口、出料口等部分组成（图1）。

图1 螺旋铰刀输送机结构

2.2 故障现象

随立磨配套供货的原装螺旋铰刀输送机正常使用不足4 个月，螺旋叶片磨损严重，已达到报废状态，更换同型号整套设备后不足2 个月，故障现象依旧，即在半年内，2 套螺旋铰刀输送机失效。解体后的螺旋体如图2 所示。经现场详细测试，发现失效的螺旋铰刀输送机均存在如下问题：螺旋叶片磨损严重；固定叶片的螺旋主轴有2～3 mm 不同程度的磨损；检测后发现主轴呈现一定弯曲度；靠近下料口位于立磨内部铰刀头部的万向节轴承损坏；输送机筒体下壳体磨损量达3 mm 以上，部分区域下壳体已经磨漏；入料口部位磨损严重。

图2 解体后的螺旋体

2.3 原因分析

（1）由于原输送机叶片堆焊的耐磨材料选择不当，导致叶片表面硬度偏低，而且原堆焊层偏薄（仅有2 mm 左右）。矿渣物料含水量10%左右，湿料易粘接在螺旋叶片上，物料随轴转动时输送效率降低，阻力加大，更加剧螺旋叶片和螺旋体下壳体的磨损，严重时甚至将下壳体磨漏。

（2）由于螺旋体主轴、筒体经物料不规则冲刷，导致螺旋体逐步失衡，无法维持正常水平轴向运动，使叶片与筒体间隙加大，造成回流冲料，后期运行时，铰刀叶片与筒体内壁间断性刮擦，使磨损加剧。

（3）铰刀头部伸入立磨内部的万向节轴承没有甘油润滑补充，轴承被物料粉磨填充而卡滞，虽然万向节轴承可以作为螺旋体的支撑，又可动态调整螺旋体自身间隙，但经过一段时期，即达到失效状态，也会使铰刀运转困难。

3 改进方案

（1）经专业厂家取样理化分析，原螺旋铰刀输送机叶片表面焊接材料为H08Mn2Si（低合金碳钢），内部硬度30～38 HRC，外部焊道基本无硬度。针对叶片耐磨性问题，更换为基体材料为厚12 mm 的NM450（超高强度耐磨钢）钢板，该种材料的机械耐磨性能为原低合金碳钢材料的3～5 倍，以此增加其整体强度，保证径向推力的能效比。

（2）对已经弯曲变形的铰刀主轴进行校正，磨损部位激光修复，在动平衡机上进行动平衡试验，保证叶片与筒体间隙6～10 mm。螺旋叶片整体两侧表面堆焊合金层厚4～5 mm，外缘宽度100 mm 范围内堆焊2 层，顶部堆焊2 层。耐磨层选用LQ582CO2气体保护堆焊药芯焊丝，堆焊层硬度可达55～62 HRC，堆焊厚度＞4 mm。

（3）入料口位置将普通钢板改为耐磨衬板，以增加入料时物料冲击的抗磨性。

（4）原螺旋筒体已经不具备修复价值，无法继续使用，重新制作新筒体，为保证物料顺畅通过，筒体暂无法使用耐磨材料。

（5）更换螺旋铰刀头部顶端的万向节轴承，制造轴承专用支架，更换为耐高温圆锥调心滚子轴承，并制造外部甘油加油润滑接口。

（6）原螺旋铰刀的万向节轴承没有润滑通道，损坏后只能在大修时被动更换。对此，增加自动化甘油加油设备一套，专用油管敷设接入铰刀内部圆锥调心滚子轴承润滑加油接口，实现自动定时润滑，通过技术手段保证铰刀轴承有效运转。

采用改进方案修复后的螺旋铰刀叶片如图3 所示。改造后螺旋铰刀输送机中控运行工艺流程见图4。图4 中编号为94.03g 的设备即为入磨螺旋铰刀输送机。改造后设备运行稳定、可靠，实测铰刀电机电流为17 A。

4 成效与建议

设备改造前，螺旋铰刀每半年至少更换一次，经与其他同产品公司深入了解，一般均在6～8 个月就需更换整体铰刀备件。改造后，螺旋铰刀输送机可连续在线运行18 个月，设备使用寿命延长至原来的2.5～3 倍，减少了备件更换次数，每年可节省维修费、备件费28 万元。

图3 改进修复后的螺旋铰刀

图4 改造后螺旋铰刀输送机中控运行工艺流程

在入料量相同情况下，螺旋铰刀电机运行电流由原来的19 A 降至17 A（头部更换圆锥滚子轴承后的节能效果），改造后运行3 年来，2 台螺旋铰刀节省电费3.66 万元，经济效益可观。

尚未解决的问题：螺旋铰刀筒体下壳体仍然存在一定的磨损，经长时间物料冲刷，仍存在被磨漏的风险，但磨漏后物料成型堆积，形成天然的料磨料保护层，暂时可以维持生产，但该问题尚未完全解决。通过不断地技术改进与创新，可以实现设备的节能降耗，提高设备的可靠性和利用率，在一定程度上也节省了资金，降低了生产维修成本。