黃安¹，申警衛(wèi)²，方曙光²

（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)大學機械工程學院，湖南株洲412000）

摘要：為延長燒結(jié)機機尾固定刮刀的使用壽命，對固定刮刀進行改造，將原整體結(jié)構(gòu)改為“橫向抗磨、縱向防變形”的結(jié)構(gòu)，刮刀由纖長件改為寬長件，刮刀的橫向方安裝擋板，采用以ZG35CrMo 鋼為母材代替原固定刮刀ZGMn13 材質(zhì)。經(jīng)過技術(shù)改造后，有效增強了刮刀的耐磨性，刮刀平均使用壽命延長至12個月以上。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)機；固定刮刀；ZG35CrMo 刮刀；整體結(jié)構(gòu)

1 前言

提高燒結(jié)機機尾固定刮刀的使用壽命對燒結(jié)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化十分重要。燒結(jié)機尾部倒料箱內(nèi)的固定刮刀對于燒結(jié)機的使用壽命影響較大。刮刀的使用壽命取決于現(xiàn)場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)機尾倒料箱內(nèi)，裝在臺車與單輥之間，傾斜安裝，傾斜角度為41°。固定刮刀的作用主要是導料和刮料。固定刮刀前段呈刀口狀，主要起刮料作用。當臺車翻轉(zhuǎn)倒料后，粘在臺車面上的料就由刮刀前端刮掉；后部主要起導料作用，臺車翻轉(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)機的故障率，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。九鋼煉鐵廠180 m²燒結(jié)機主機倒料箱固定刮刀投產(chǎn)使用不到兩個月就出現(xiàn)變形、開裂，3 個月左右已有部分刮刀斷裂，使用情況很不理想，嚴重影響了燒結(jié)機的作業(yè)率^［1］。

2 磨損變形原因及機理

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)機主機倒料箱原固定刮刀的使用材質(zhì)為ZGMn13^［2］，其化學元素配比如表1 所示。ZGMn13 材料用于受不同程度沖擊負荷下的耐磨場所，極易受到磨損。原因如下：1）ZGMn13 在使用前必須經(jīng)過水韌處理（鑄件經(jīng)1 050 ℃左右加熱后進行保溫處理）才能有較高的抗拉性能、韌性^［3-4］。依據(jù)現(xiàn)場使用情況分析發(fā)現(xiàn)，原刮刀沒有進行水韌處理，無法形成馬氏體，不具備高耐磨性。由于落料位置固定不變，所以落料點磨損尤為突出。2）燒結(jié)料從機燒頭部點火位置到落料出，一直都處在燃燒狀態(tài)，固定刮刀長期處在高溫環(huán)境下。料層溫度一般高達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)機由于工藝或設(shè)備原因隨時都可能停機檢修，通常在檢修允許的時間較短的情況下，會對倒料箱進行打水降溫，使倒料箱急速冷卻。原材質(zhì)為ZGMn13 的刮刀在急速冷卻中會出現(xiàn)開裂、變形等損害其使用性能和壽命的情況。經(jīng)常打水就會造成整根刮刀產(chǎn)生更嚴重的變形，變形后的刮刀再次受燒結(jié)料的沖擊，會使其變形加劇，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。且每次下料都會對整根刮刀進行沖擊，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，最后導致斷裂。

2.2 固定刮刀磨損、變形機理

固定刮刀磨損機理：大塊的燒結(jié)礦從臺車上落下來掉到刮刀上，對刮刀產(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。在這個過程中，燒結(jié)礦對刮刀產(chǎn)生了沖擊磨損和磨粒磨損。固定刮刀變形機理：當燒結(jié)礦從臺車上落到刮刀時，對刮刀產(chǎn)生沖擊，在刮刀中產(chǎn)生應力。在高溫環(huán)境中，刮刀被反復沖擊同一位置時，就會在刮刀中累積足夠大的應力，導致刮刀變形。

影響刮刀磨損、變形的因素包括：1）臺車到刮刀的落差越大，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）基本上保持一個常態(tài)。檢修瞬間水冷環(huán)節(jié)無法避免。只能通過改善結(jié)構(gòu)和采用適宜的材料以及改變刮刀結(jié)構(gòu)來增強刮刀強度，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

為了固定刮刀增強抗變形能力，主要從3 方面進行技術(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)，刮刀由纖長件改為寬長件。把原來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）。組合刮刀同時裝在同一塊底板上，使其形成整體，增強了刮刀的強度，提高了刮刀的抗變形能力。同時提高耐磨性，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，減少料對刮刀的沖擊。同時料只能與刮刀的表面摩擦，刮刀的底面和側(cè)面都不會受到料的沖擊磨損。在刮刀中上部有迎料面，它的堆焊厚度達10 mm。當料沖擊到迎料面位置時，料會形成拋物線下落，減少了料對下部刮刀的摩擦，延長了刮刀的使用壽命。

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，也增強了抗變形能力。

3）臨時檢修對刮刀進行強迫瞬間冷卻，由于有橫向結(jié)構(gòu)的積料，水就會慢慢從積料上滲透下去，等到底板時已與底板的溫度達到平衡，沒有劇烈溫差，刮刀就不會變形。

3.2 材料改變

由于原固定刮刀材質(zhì)為ZGMn13，在生產(chǎn)實踐中經(jīng)常產(chǎn)生開裂、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，細化晶粒。耐磨焊焊條采用進口焊條V-145，其成化學分如表2 所示。V-145 焊條含有稀土金屬，具有強耐磨損、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 具有較高的強度和韌性，同時具有良好的淬透性。耐磨焊條堆焊后能很好地融合形成整體，不會分層。另一方面在保證刮刀不變形的基礎(chǔ)上，燒結(jié)料對刮刀的沖擊會細化晶粒，增加耐磨性。檢修時打水，相當于對材質(zhì)進行又一次淬火，使表面形成馬氏體，增強了耐磨性，提高了刮刀的使用壽命。

4 結(jié)語

燒結(jié)機機尾固定刮刀技術(shù)改造是在固定刮刀的結(jié)構(gòu)和材料兩方面進行的整體改造，改造后提高了刮刀的強度和韌性，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)機及238 m²燒結(jié)機機尾刮刀平均使用壽命均達到12個月以上。

參考文獻：

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