白彥龍，李 偉，李勇剛

(中國鋁業(yè)蘭州分公司，甘肅 蘭州 730089)

1 引言

連續(xù)混捏機是炭素制品生產的關鍵設備，相對于以前所使用的混捏鍋，該設備充分體現(xiàn)出產能大、糊料質量穩(wěn)定、性能可靠的優(yōu)點，很好地滿足了現(xiàn)代化生產的要求。但其受磨易損部件(襯板、定齒、動齒)磨損較快，使用壽命短，使檢修時間相對較長，設備開動率低，影響正常生產;且原裝進口備件價格昂貴，生產、運輸周期長，運費等附加費用高，造成設備的運行成本居高不下，極大影響了企業(yè)的生產和效益。

筆者針對上述問題，結合生產實際進行了探索研究，以期達到保證設備長周期連續(xù)正常運轉，降低運行及檢修成本，提高生產效率和經濟效益的目的。

2 混捏機基本結構及工作原理

混捏機的基本結構如圖1所示［1］。

圖1 混捏機主體結構示意圖

混捏工作的主體為一長筒狀腔體，以及安裝于其內部中心線上的混捏軸。軸上裝有螺旋葉片狀的動齒，在左螺旋線上1個導程分三段(即成三齒)均勻分布如圖2所示。腔體內壁襯以襯板，其上按左螺旋線軌跡每導程均勻分布有3個菱形塊狀定齒如圖3所示［2］。

圖2 混捏軸結構示意圖

圖3 襯板結構示意圖

混捏時，混捏軸在轉動的同時，做軸向往復運動。這樣，糊料一邊在動齒的推動作用下向前運動，一邊受動齒和定齒的擠壓而不斷分離、混合，由此達到充分混合的目的。

3 易損件使用狀況

某廠所使用的進口混捏機上共裝有襯板8套，定齒61套，動齒20段(見圖2、3)。通過最初的幾次開機檢修發(fā)現(xiàn):磨損最為嚴重的是C段(進料端)襯板，其次是定齒、動齒、其他段襯板。大約每生產3萬噸糊料就必須更換C段襯板1套及10～20套定齒，大約每生產6萬噸糊料就必須更換5～10段動齒，而其他段襯板磨損量較小，估計可生產糊料10萬噸左右。

4 國產化的實現(xiàn)

4.1 準備工作

磨損最為嚴重的是C段(進料端)襯板，其次是定齒、動齒、其他段襯板，并且C段襯板更換困難、價格最貴，因此改造工作首先是從C段襯板開始的。

經過實物測繪，并借助各零部件間的裝配位置、配合關系、尺寸鏈等，再參考通用設計準則或慣例，推算出了C段襯板的詳細尺寸，并繪制出尺寸圖。同時對襯板材質進行了分析化驗，確定了選材設計，最終完成了C段襯板的零件制造圖并進行試制。緊接著，又相繼完成了定齒、動齒及其他段襯板的實物測繪、材料分析、設計出圖及制作。

4.2 實驗及應用情況

在隨后的開機檢修時，首先更換了一套國產的C段襯板，定齒部分則將國產件、進口件各更換了幾套，以作對比。1個多月后(連續(xù)生產了大約1萬噸糊料)，進行了開機檢查，發(fā)現(xiàn)國產件使用狀況良好:襯板磨損情況正常，國產定齒與進口件相比磨損程度相似，無明顯差異，國產化工作初見成效。隨后的檢修中又實驗性的使用了幾段國產動齒，使用情況良好，動齒的國產化目標也得以實現(xiàn)。

通過半年多的持續(xù)實驗研究，混捏機受磨易損件的國產化目標全部得以實現(xiàn)，使得備件購置費用大為降低;但同以前相比，其使用壽命的增長并不十分明顯，為此還須作進一步研究、改進。

5 技術改進

5.1 延長襯板使用壽命

(1)問題提出 經過多次的開機檢修發(fā)現(xiàn):使用壽命最短的C段襯板，往往只是因為在第一個定齒處被磨出深坑，為了避免糊料將此處襯板下方混捏機筒壁本體磨壞，不得不將其更換，而C段襯板的其余部分磨損情況并不嚴重，尚可繼續(xù)使用。因此，只要能夠減緩C段襯板在第一個定齒處的磨損，就可大大提高整塊襯板的使用壽命。

(2)原因分析 針對上述情況，對C段襯板上第一個定齒處糊料的摩擦情況作如下分析:①此處糊料剛剛從進料口進入，尚未開始混合，石油焦表面沒有液體瀝青的浸潤，仍處于干料顆粒狀，因此其運動時的摩擦力較大，對被接觸物(襯板、定齒、動齒)來說磨損也較大，而往后隨著石油焦顆粒和液體瀝青的逐漸混合，情況則有所改善;②此處混捏軸由連續(xù)螺旋狀的送料段向不連續(xù)螺旋狀的混捏段(動齒)過渡，糊料的運動方式也隨之由較為平緩的連續(xù)式“螺旋進給+往復直線”運動，變?yōu)榻蛔兊拈g斷式“螺旋進給+往復直線”運動［2］，此外定齒也從此處開始出現(xiàn)，使得糊料的運動受阻，運動方式更加復雜。對被接觸物(襯板、定齒、動齒)來說，糊料運動方式的突變意味著對它們形成反復的沖刷作用，從而加劇了磨損。

上述因素對襯板、定齒、動齒都發(fā)生作用，但由于定齒、動齒的工作部分都具有一定的流線型結構，因此所受的影響相對較小;而襯板不具備此條件且必須與糊料大面積接觸，因而所受的影響很大。

(3)解決辦法——襯板修補技術 根據上述分析，先后采取了諸如改變?yōu)r青下料口位置、不安裝C段襯板上第一個定齒等措施，然而效果都不理想，且出現(xiàn)了瀝青冒料、其他部位磨損加劇等現(xiàn)象，使情況更復雜。降低磨損量的辦法行不通，因此不得不恢復混捏機原始工作結構，尋求采取修復過度磨損部位的辦法來延長襯板的使用壽命。

經反復比較和實驗，發(fā)現(xiàn)了一種冷焊聚合鈦合金復合材料的耐磨修補劑，其耐磨損性、耐腐蝕性較好，且與金屬結合強度高，比較適合于襯板的修補。于是在一次開機檢查中，當發(fā)現(xiàn)一個月前更換的C段襯板在第一個定齒處已磨出一個深坑時，便用該耐磨修補劑進行了修補實驗。一個月后再次開機檢查實驗效果，發(fā)現(xiàn)修補部分已被磨去，但修補層下的襯板本體磨痕沒有明顯加深，說明修補層很好地保護了襯板。所以沒有象以前檢修方案那樣直接更換襯板，而是仍用修補劑進行修補。一個半月后再次開機檢查，情況與上次相同。此時襯板已連續(xù)使用近4個月，生產了約3萬噸糊料，且經修補后，仍可繼續(xù)使用。最終此套襯板經反復修補，一直使用近一年時間(生產了約8萬噸糊料)，證明修補過度磨損部位以延長襯板使用壽命的辦法是切實可行的，且效果十分明顯。

5.2 定齒結構改進

(1)問題提出 定齒的消耗數(shù)量是最大的，每次檢修均要更換一定數(shù)量。而其損壞失效形式也基本一致，均為兩側外壁因磨損而不斷收窄變薄，直至露出內腔螺紋線甚至完全磨穿、斷開，如圖4所示。如果能避免定齒外壁磨損或減緩其磨穿失效的速度，就能提高定齒的使用壽命。

圖4 定齒磨損失效形式

(2)原因分析 原定齒結構為:本體與固定螺栓分體，定齒心部為中空內螺紋，固定螺栓由混捏機外向定齒內穿入固定，因此其側壁相對較薄。由于側面是定齒的主要工作面(見圖5)，磨損較快，因此短時間內其側壁就會磨穿，露出螺紋線。此時須及時更換，否則定齒進一步磨損直至磨穿，造成固定螺紋完全失效，進而使定齒移位、甚至完全脫落，損害設備。

圖5 定齒工作圖

(3)解決辦法 一體式定齒:根據以上分析，決定對定齒進行優(yōu)化設計，改變其結構:將定齒與螺栓設計為一體式結構，螺桿部分由混捏機內向外穿出，用單獨的螺母在混捏機外部固定，如圖6所示。

圖6 改進后的定齒結構圖

在隨后的檢修中，換上了部分改進型一體式定齒，進行實驗對比。結果使用效果良好，且裝卸較原設計方案更為簡單、方便，于是在檢修定齒時，逐步進行了全面替換。相比于以前，改進型定齒使用壽命延長了約1/3，且避免了定齒斷裂移位造成動齒折斷等次生危害，設備安全性能大為提高。

6 結語

本文通過對混捏機結構及原理、糊料狀況以及易損件磨損機理等方面的仔細研究、分析，充分消化和吸收了耐磨易損件的設計、制造技術，并且對原設計中不足之處進行了改進，從而使設備的運行成本、檢修費用大為降低，而性能更加穩(wěn)定可靠，為企業(yè)帶來了顯著的經濟效益和社會效益。

［1］ 李勇剛.連續(xù)混捏機的結構、原理與維修［J］.甘肅冶金，2012，34(1):115.

［2］ 有色冶煉設備編委會.有色冶煉設備［M］.第三卷.北京:冶金工業(yè)出版社，1994.