1、前言
烧结混合料中的焦粉粒度过大或过小，都将增加焦粉用量，使烧结固体燃耗升高，烧结矿质量变坏。当烧结混合料中焦粉粒度过大（>3咖）时，将造成燃烧带变宽，料层透气性变差；燃料在料层中的分布亦不均匀，大颗粒周围过熔，离大颗粒远的地方则不能充分固结；在布料时还易形成偏析而使燃烧集中于料层下部，造成烧结料层上下部温差加大，导致上层烧结矿结构疏散，强度不好，下部料层过熔，Fe0的含量增高。同时，还有一部分焦粉不能充分燃烧，到带冷机上后形成二次烧结，成品矿不能充分冷却，烧毁成品皮带。若焦粉粒度过小(<0.5mm)，烧结过程中焦粉将很快燃烧完毕，热利用率低，烧结固体燃耗升高，燃烧带变窄，不能保证生成液相所需要的时间，造成烧结矿产量和强度低，返矿率高。
对烧结固体燃料进行预破碎，是国内外普遍采取的解决焦粉过大或过小问题的有效办法。国内钢铁公司烧结厂破碎焦炭时普遍采用四辊
破碎机，主要工作结构是两对破碎辊相向旋转时，物料进入两辊间，受到高挤压力和摩擦力而得以破碎。我们针对济钢第二烧结厂烧燃料破碎系统的实际情况，优化设计出了一种全轴向等厚吃料破碎系统。这种改进后的系统，一方面解决了由于吃料不均匀而导致辊皮不规则磨损的情况，有效减少了车削辊皮的工作时间和劳动强度，提高了辊皮的使用寿命；另一方面解决了两辊子间隙无法精确定位的问题，提高了焦粉粒度的合格率，提高了设备的利用效率，在生产过程中取得了良好的效果。
2、改进前的工况与存在的问题
2.1改进前的工况
济钢第二烧结厂燃料破碎系统成建于2005年12月，采用二次破碎系统，其系统如图l所示。一台对辊破碎机，一台四辊破碎机。由液压调控的型号为ZPC1200 mm×1000mm对辊破碎机，将焦粉粒度≤40 mm的原料加工成为≤12 mm焦粉颗粒，进行初破碎，并通过皮带机把半成品输送到四辊破碎机处，四辊破碎机型号为4PG1200 xl000 mm，半成品焦粉进入四辊进行上辊破碎至5 mm粒度，再经过下辊标准破碎，使其出料粒度小于3mm控制在780 ~82%之间，18%一22%的粒度允许在5 mm左右，以保证烧结机的生产需求。
2.2改进前存在的问题
(1)原设计给料皮带是槽式形式，下料形式是卧式落料方式，如图2所示。卧式落料口导致缓冲仓下料口尺寸小，缓冲仓口中心线与辊子中心线偏差大，落料集中在槽式皮带中间约500mm的宽度，辊子在破料时只有约600-700 mm的有功作业区，辊子两端各有约150 mm是无功作业区，并且破碎时辊子受力不均匀。
上层粗破两辊皮磨损的常见现象见图3所示：两辊皮磨损是对称性，磨损形状圆弧形，中间槽面深，两头磨损现象不明显，主要是由顶端分料器将原料集中在中部投入所造成。
下层精破二辊皮磨损的常见现象如图4所示：两辊皮主要表现为非对称性磨损，辊皮两端一面是内圆弧形状，端面有材料凸起，另一面是外圆弧形状，端面侧面有材料向外凸起，并有不规则的缺裂，两端面的磨损现象正好相反。中间部位的两辊皮磨损不是对称性，一边磨损多，一边磨损少。磨损的最深部位往往不在辊皮的中间，这主要是活动辊调整不到位所产生的复杂现象。
在破料时辊子两端产生硬性撞击，硬性撞击力对设备破坏力非常大。随着局部磨损的增加导致焦粉粒度降低，不能保证生产的需求，也增加了车削辊皮的次数，维修及配件的成本，同时增加了设备的安全隐患。
(2)四辊破碎机原设计无辊子间隙定位装置，设备在空载运转时，由于液压的压力作用下，使两辊紧紧靠在一起转动，产生轻微撞击。当给料时由于无间隙，会使粒度过细、电流负荷过大、产生非正常停机。虽然用液压压力降低的方法来减少辊皮之间的冲击，但却使焦粉现粒度呈不稳定状况，无法达烧结工艺对焦粉粒度的要求。
3、改造内容及实施过程
3.1 料仓下料口的改造
为了保证在辊皮轴方向均匀给料，将下料口加宽为800 mm，同时对下料口中心线进行找正，使之和辊皮的中心线相重合，这样保证料从料仓落到皮带上时在辊皮长度方向上的料量基本均匀、对称。
3.2立式闸板布料装置的设计
在下料口改造完毕后，从给料量上保证了基本均匀，但是给料量的大小和辊皮轴向的均匀给料还需要进一步控制。为此，将原来的水平式插板阀改造为立式闸板布料装置，如图5所示。使放料量根据立式闸板的升降来控制，杜绝了干料撒料控制不住、湿料不下料，特别是下料量波动大导致的四辊堵及设备因电流大导致的电气跳闸现象。
3.3水平式皮带运输机的设计
通过下料口改造和立式闸板装置的使用，实现了适量、均匀给料控制，进而又对皮带机进行研究。通过改造原槽式给料皮带机的上托辊支撑方式，将原来的槽式给料皮带改造为水平式皮带机，皮带电机频率由原来的15Hz提高到35Hz，给料皮带的运行速度由每370mm/s提高到850mm/s。
3.4辊子间隙定位尺度板的设计
四辊破碎机原设计无辊子间隙定位装置，在破碎工艺上不能稳定焦粉粒度的合格率，根据设备的实际现状和结构，在机体主梁与辊子大轴承座之间加工制作定位尺度块、板，与液压系统配合使用将平行的两辊推进对靠平衡（液压活塞缸有自动调节平衡功能），测量出准确尺寸，然后将辊子拉开，把尺度块及尺度板安制在机体主梁与大轴承座中间，加上辊子所需的间隙尺寸就是破料所用间隙。经过间隙定位安制使焦粉粒度得到很好的稳定效果，根据尺度加减很明确的调整破碎所需间隙尺寸，而且能够精确到0.3-0.5mm，这样操作简便，间隙尺寸明确。
3.5全轴向等厚燃料破碎技术的实现
通过对下料口的改造、立式闸板布料装置的使用以及水平式皮带运输机的设计，形成宽度为800mm水平式皮带拉料、布料均匀等厚，使辊子均匀破料区增加到900 mm宽度，加大了有功破碎宽度，减少了无功作业区，实现了四辊破碎机全轴向等厚破料；而辊子间隙定位尺度板的使用可以根据工艺需要对辊子间隙进行精确调整，避免了辊皮间隙调整误差对辊皮的非正常磨损和对焦粉粒度的影响，使全轴向等厚燃料破碎技术更加完善。
该技术的使用，降低了备件成本和维修成本，特别是减少了车削辊皮的次数，改造前平均每20天车削一次，改造后正常操作2—3个月车削一次。极大地减少了维修设备的劳动强度，并能够长时间保证焦粉粒度合格率。
4、结论
(1)全轴向等厚燃料破碎技术的研制与应用改善了四辊破碎机的进料工况和破碎效果，延长了设备的使用寿命，具有很强的创新性和科学性。
(2)燃料破碎系统在烧结厂属于间断运行设备，目前对于该系统特别是四辊破碎机运行可靠性和破碎工艺参数改进进行研究的还不多，全轴向等厚燃料破碎技术填补了这方面的空白。
