1、前言
燒結混合料中的焦粉粒度過大或過小，都將增加焦粉用量，使燒結固體燃耗升高，燒結礦質量變壞。當燒結混合料中焦粉粒度過大（>3咖）時，將造成燃燒帶變寬，料層透氣性變差；燃料在料層中的分布亦不均勻，大顆粒周圍過熔，離大顆粒遠的地方則不能充分固結；在布料時還易形成偏析而使燃燒集中于料層下部，造成燒結料層上下部溫差加大，導致上層燒結礦結構疏散，強度不好，下部料層過熔，Fe0的含量增高。同時，還有一部分焦粉不能充分燃燒，到帶冷機上后形成二次燒結，成品礦不能充分冷卻，燒毀成品皮帶。若焦粉粒度過小(<0.5mm)，燒結過程中焦粉將很快燃燒完畢，熱利用率低，燒結固體燃耗升高，燃燒帶變窄，不能保證生成液相所需要的時間，造成燒結礦產量和強度低，返礦率高。
對燒結固體燃料進行預破碎，是國內外普遍采取的解決焦粉過大或過小問題的有效辦法。國內鋼鐵公司燒結廠破碎焦炭時普遍采用四輥
破碎機，主要工作結構是兩對破碎輥相向旋轉時，物料進入兩輥間，受到高擠壓力和摩擦力而得以破碎。我們針對濟鋼第二燒結廠燒燃料破碎系統的實際情況，優化設計出了一種全軸向等厚吃料破碎系統。這種改進后的系統，一方面解決了由于吃料不均勻而導致輥皮不規則磨損的情況，有效減少了車削輥皮的工作時間和勞動強度，提高了輥皮的使用壽命；另一方面解決了兩輥子間隙無法精確定位的問題，提高了焦粉粒度的合格率，提高了設備的利用效率，在生產過程中取得了良好的效果。
2、改進前的工況與存在的問題
2.1改進前的工況
濟鋼第二燒結廠燃料破碎系統成建于2005年12月，采用二次破碎系統，其系統如圖l所示。一臺對輥破碎機，一臺四輥破碎機。由液壓調控的型號為ZPC1200 mm×1000mm對輥破碎機，將焦粉粒度≤40 mm的原料加工成為≤12 mm焦粉顆粒，進行初破碎，并通過皮帶機把半成品輸送到四輥破碎機處，四輥破碎機型號為4PG1200 xl000 mm，半成品焦粉進入四輥進行上輥破碎至5 mm粒度，再經過下輥標準破碎，使其出料粒度小于3mm控制在780 ~82%之間，18%一22%的粒度允許在5 mm左右，以保證燒結機的生產需求。
2.2改進前存在的問題
(1)原設計給料皮帶是槽式形式，下料形式是臥式落料方式，如圖2所示。臥式落料口導致緩沖倉下料口尺寸小，緩沖倉口中心線與輥子中心線偏差大，落料集中在槽式皮帶中間約500mm的寬度，輥子在破料時只有約600-700 mm的有功作業區，輥子兩端各有約150 mm是無功作業區，并且破碎時輥子受力不均勻。
上層粗破兩輥皮磨損的常見現象見圖3所示：兩輥皮磨損是對稱性，磨損形狀圓弧形，中間槽面深，兩頭磨損現象不明顯，主要是由頂端分料器將原料集中在中部投入所造成。
下層精破二輥皮磨損的常見現象如圖4所示：兩輥皮主要表現為非對稱性磨損，輥皮兩端一面是內圓弧形狀，端面有材料凸起，另一面是外圓弧形狀，端面側面有材料向外凸起，并有不規則的缺裂，兩端面的磨損現象正好相反。中間部位的兩輥皮磨損不是對稱性，一邊磨損多，一邊磨損少。磨損的最深部位往往不在輥皮的中間，這主要是活動輥調整不到位所產生的復雜現象。
在破料時輥子兩端產生硬性撞擊，硬性撞擊力對設備破壞力非常大。隨著局部磨損的增加導致焦粉粒度降低，不能保證生產的需求，也增加了車削輥皮的次數，維修及配件的成本，同時增加了設備的安全隱患。
(2)四輥破碎機原設計無輥子間隙定位裝置，設備在空載運轉時，由于液壓的壓力作用下，使兩輥緊緊靠在一起轉動，產生輕微撞擊。當給料時由于無間隙，會使粒度過細、電流負荷過大、產生非正常停機。雖然用液壓壓力降低的方法來減少輥皮之間的沖擊，但卻使焦粉現粒度呈不穩定狀況，無法達燒結工藝對焦粉粒度的要求。
3、改造內容及實施過程
3.1 料倉下料口的改造
為了保證在輥皮軸方向均勻給料，將下料口加寬為800 mm，同時對下料口中心線進行找正，使之和輥皮的中心線相重合，這樣保證料從料倉落到皮帶上時在輥皮長度方向上的料量基本均勻、對稱。
3.2立式閘板布料裝置的設計
在下料口改造完畢后，從給料量上保證了基本均勻，但是給料量的大小和輥皮軸向的均勻給料還需要進一步控制。為此，將原來的水平式插板閥改造為立式閘板布料裝置，如圖5所示。使放料量根據立式閘板的升降來控制，杜絕了干料撒料控制不住、濕料不下料，特別是下料量波動大導致的四輥堵及設備因電流大導致的電氣跳閘現象。
3.3水平式皮帶運輸機的設計
通過下料口改造和立式閘板裝置的使用，實現了適量、均勻給料控制，進而又對皮帶機進行研究。通過改造原槽式給料皮帶機的上托輥支撐方式，將原來的槽式給料皮帶改造為水平式皮帶機，皮帶電機頻率由原來的15Hz提高到35Hz，給料皮帶的運行速度由每370mm/s提高到850mm/s。
3.4輥子間隙定位尺度板的設計
四輥破碎機原設計無輥子間隙定位裝置，在破碎工藝上不能穩定焦粉粒度的合格率，根據設備的實際現狀和結構，在機體主梁與輥子大軸承座之間加工制作定位尺度塊、板，與液壓系統配合使用將平行的兩輥推進對靠平衡（液壓活塞缸有自動調節平衡功能），測量出準確尺寸，然后將輥子拉開，把尺度塊及尺度板安制在機體主梁與大軸承座中間，加上輥子所需的間隙尺寸就是破料所用間隙。經過間隙定位安制使焦粉粒度得到很好的穩定效果，根據尺度加減很明確的調整破碎所需間隙尺寸，而且能夠精確到0.3-0.5mm，這樣操作簡便，間隙尺寸明確。
3.5全軸向等厚燃料破碎技術的實現
通過對下料口的改造、立式閘板布料裝置的使用以及水平式皮帶運輸機的設計，形成寬度為800mm水平式皮帶拉料、布料均勻等厚，使輥子均勻破料區增加到900 mm寬度，加大了有功破碎寬度，減少了無功作業區，實現了四輥破碎機全軸向等厚破料；而輥子間隙定位尺度板的使用可以根據工藝需要對輥子間隙進行精確調整，避免了輥皮間隙調整誤差對輥皮的非正常磨損和對焦粉粒度的影響，使全軸向等厚燃料破碎技術更加完善。
該技術的使用，降低了備件成本和維修成本，特別是減少了車削輥皮的次數，改造前平均每20天車削一次，改造后正常操作2—3個月車削一次。極大地減少了維修設備的勞動強度，并能夠長時間保證焦粉粒度合格率。
4、結論
(1)全軸向等厚燃料破碎技術的研制與應用改善了四輥破碎機的進料工況和破碎效果，延長了設備的使用壽命，具有很強的創新性和科學性。
(2)燃料破碎系統在燒結廠屬于間斷運行設備，目前對于該系統特別是四輥破碎機運行可靠性和破碎工藝參數改進進行研究的還不多，全軸向等厚燃料破碎技術填補了這方面的空白。
