1.本發(fā)明屬于粉磨技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有不同研磨區(qū)的立磨研磨結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

2.立式輥磨機簡稱立磨，是一種用于粉磨水泥生料、水泥熟料、礦渣、煤渣等原料的磨機，其主要由機體、傳動裝置、磨盤、磨輥構(gòu)成。工作時，電動機通過減速機帶動磨盤轉(zhuǎn)動，物料經(jīng)鎖風喂料器從進料口落在磨盤中央，同時熱風從進風口進入磨內(nèi)。隨著磨盤轉(zhuǎn)動，物料在離心力作用下，向磨盤邊緣移動，經(jīng)過磨輥底部的研磨區(qū)時受到磨輥剪切而粉碎，粉碎后的物料繼續(xù)向磨盤邊緣運動，越過磨盤邊緣的擋料圈被風環(huán)高速氣流帶起，粗顆?；芈涞侥ケP上重新粉磨，細顆粒隨氣流向上進入選粉機，經(jīng)選粉機分選后的粗粉落到磨盤重新粉磨，合格細粉隨氣流一起出磨成為產(chǎn)品。

3.目前，立磨采用的研磨區(qū)結(jié)構(gòu)形式主要包括：平盤錐輥、平盤柱輥、溝槽盤胎輥、斜盤柱輥、斜盤槽紋輥?，F(xiàn)有的研磨區(qū)結(jié)構(gòu)在研磨物料時存在如下缺陷：(1)物料在研磨區(qū)停留時間過短，未經(jīng)充分研磨便越過磨盤邊緣，研磨不充分；(2)待研磨物料中分為選粉機返回料和新喂料，新喂料顆粒相對較粗，選粉機返回料相對較細，粗細顆粒在同種研磨作用下研磨，研磨效率較低。

4.為此，申請人設(shè)計開發(fā)解決上述問題的具有不同研磨區(qū)的立磨研磨結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

5.針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種具有不同研磨區(qū)的立磨研磨結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。

6.本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種具有不同研磨區(qū)的立磨研磨結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，立磨研磨結(jié)構(gòu)包括磨盤和磨輥，上述磨輥設(shè)計為復(fù)合輥，具體結(jié)構(gòu)如下：所述磨輥包括磨輥本體，所述磨輥本體上套裝輥套，并通過緊固件連接，形成胎錐復(fù)合輥；所述輥套內(nèi)設(shè)有與磨輥本體外表面貼合的中心孔，輥套的外表面由大徑端向小徑端包括凸出的曲線型胎輥段和錐輥段；所述磨盤上設(shè)有耐磨襯板，耐磨襯板分為曲率半徑與磨輥一致的溝槽和在溝槽內(nèi)邊緣向磨盤中心的的平盤區(qū)(水平直段或向下傾斜直段)；上述磨輥的錐輥段和耐磨襯板的平盤區(qū)之間形成研磨區(qū)ⅰ；所述磨輥的胎輥段和磨盤的溝槽之間形成研磨區(qū)ⅱ；

7.上述立磨研磨結(jié)構(gòu)設(shè)計方法為：

8.首先確立磨研磨結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)：磨盤直徑d、磨輥數(shù)量n；然后分布計算磨輥直徑d

r

、磨輥寬度b、溝槽盤寬度d1、胎輥段寬度b1、胎輥曲率半徑r；具體確定和計算如下：

9.1)磨輥數(shù)量n

10.磨輥數(shù)量根據(jù)物料特性和處理量的差異可取n＝2、3、4；

11.2)磨輥角度α

12.磨輥角度α取5

°

～17

°

13.3)磨輥直徑d

r

14.d

r

＝0.5d～0.85d

15.4)磨輥寬度b

16.b＝0.2d

r

～0.4d

r

17.5)胎輥段寬度b118.b1＝0.5b～0.8b

19.6)胎輥曲率半徑r

20.r＝0.7b1～1.5b1。

21.優(yōu)選的，所述中心孔同磨輥本體配合面表面粗糙度≤6.3。

22.優(yōu)選的，所述磨輥本體材料為球墨鑄鐵qt400

?

18或鑄鋼zg20simn。

23.優(yōu)選的，輥套分為基層母材和耐磨層，基材為鑄鋼zg20simn，耐磨層為堆焊材料，堆焊厚度40～60mm；堆焊層硬度60

±

5hrc。

24.優(yōu)選的，所述耐磨襯板分為基層母材和耐磨層，基材為鑄鋼zg20simn，耐磨層為堆焊材料，堆焊厚度40～60mm,堆焊層硬度60

±

5hrc。

25.本發(fā)明的有益效果為：由于本發(fā)明采用上述胎錐復(fù)合磨輥形成的研磨結(jié)構(gòu)，使得本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

26.(1)在磨盤與磨輥間形成了兩種不同受力形式的研磨區(qū)，平盤錐輥區(qū)主要通過擠壓作用破碎物料，可使較粗顆?？焖倨扑?，溝槽盤胎輥區(qū)具有擠壓和剪切的雙重作用，有利于物料中較細顆粒的有效破碎。兩個研磨區(qū)的綜合研磨作用提高了研磨效率，降低了循環(huán)負荷；

27.(2)溝槽盤胎輥區(qū)的結(jié)構(gòu)增加了物料脫離磨盤的難度，延長了物料停留在磨盤上的時間，使得物料研磨更加充分；

28.(3)胎錐復(fù)合輥的兩個研磨區(qū)對粗顆粒和細顆粒具有針對性的破碎作用，應(yīng)用在分級粉磨技術(shù)中能夠發(fā)揮優(yōu)異的效果。

附圖說明

29.圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

30.圖2是研磨過程edem仿真計算圖；

31.圖3是本發(fā)明分級粉磨原理示意圖；

32.圖4是磨輥和磨盤工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)圖；

33.圖5是相同條件不同研磨區(qū)結(jié)構(gòu)的edem仿真模擬結(jié)果對比圖；

34.圖6是研磨后物料粒徑小于2mm的顆粒質(zhì)量變化曲線；

35.圖7是研磨后物料粒徑小于1mm的顆粒質(zhì)量變化曲線；

36.圖8是不同研磨區(qū)結(jié)構(gòu)的破碎比；

37.圖9是不同研磨結(jié)構(gòu)的主機電耗曲線；

38.圖10是不同研磨結(jié)構(gòu)及粉磨方式的主機電耗曲線。

39.圖中、1、磨盤；1

?

1、溝槽；1

?

2、耐磨襯板；2、磨輥；2

?

1、磨輥本體；2

?

2、輥套；2

?

20、中心孔；2

?

21、胎輥段；2

?

22、錐輥段；3、搖臂；4、液壓缸；5、驅(qū)動裝置；6、中心喂料管；7、選粉

機返回料喂料管。

具體實施方式

40.為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

41.請參閱圖1和圖2；一種具有不同研磨區(qū)的立磨研磨結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，立磨研磨結(jié)構(gòu)包括磨盤1和磨輥2，上述磨輥設(shè)計為復(fù)合輥，具體結(jié)構(gòu)如下：所述磨輥包括磨輥本體2

?

1，所述磨輥本體上套裝輥套2

?

2，并通過緊固件連接，形成胎錐復(fù)合輥；所述輥套內(nèi)設(shè)有與磨輥本體外表面貼合的中心孔2

?

20，中心孔2

?

20同磨輥本體配合面表面粗糙度≤6.3；磨輥本體材料為球墨鑄鐵qt400

?

18或鑄鋼zg20simn；輥套的外表面由大徑端向小徑端包括凸出的曲線型胎輥段2

?

21和錐輥段2

?

22；輥套分為基層母材和耐磨層，基材為鑄鋼zg20simn，耐磨層為堆焊材料，堆焊厚度40～60mm,堆焊層(2

?

21、2

?

22)硬度60

±

5hrc；所述的磨盤1上設(shè)有耐磨襯板，耐磨襯板分為曲率半徑與磨輥一致的溝槽段和從溝槽1

?

1內(nèi)邊緣向磨盤中心的平段1

?

2，平段可以為水平直段；也可以為向下傾斜直段；耐磨襯板包括為基層母材和耐磨層，基材為球墨鑄鐵qt400

?

18或鑄鋼zg20simn，耐磨層為堆焊材料，堆焊厚度40～60mm，堆焊層硬度60

±

5hrc。

42.上述磨輥的錐輥段和襯板的平段之間形成研磨區(qū)?。凰瞿ポ伒奶ポ伓魏湍ケP的溝槽之間形成研磨區(qū)ⅱ。

43.本發(fā)明工作原理，待研磨物料給至磨盤上的耐磨襯板1中央，磨盤1及耐磨襯板1在驅(qū)動裝置5作用下旋轉(zhuǎn)，耐磨襯板1中心的物料在離心力作用下向磨盤邊緣移動，首先進入錐輥區(qū)2b和平段區(qū)1b之間的研磨區(qū)??；在研磨區(qū)ⅰ內(nèi)，物料主要受到擠壓作用而發(fā)生破碎，粗顆粒受到研磨區(qū)ⅰ的擠壓作用更易破碎；顆粒經(jīng)過研磨區(qū)ⅰ的破碎后，在離心力作用下繼續(xù)向耐磨襯板1邊緣運動至胎輥區(qū)2a和溝槽區(qū)1a之間的研磨區(qū)ⅱ；在研磨區(qū)ⅱ內(nèi)，物料在擠壓作用和剪切作用的雙重作用下發(fā)生破碎。一方面，研磨區(qū)ⅱ內(nèi)的剪切作用有利于使細顆粒發(fā)生破碎，另一方面，顆粒越過溝槽區(qū)1a除了需克服摩擦力外，還需克服重力，這延長了顆粒在研磨區(qū)ⅱ內(nèi)停留的時間，使得物料能夠得到充分的研磨。磨輥1與搖臂3相連，通過液壓缸4施加壓力。

44.進一步的，該胎錐復(fù)合輥因其具有兩種不同受力形式的研磨區(qū)，應(yīng)用在分級粉磨中具有更優(yōu)異的效果，圖3為分級粉磨原理示意圖。應(yīng)用胎錐復(fù)合輥進行分級粉磨的工作原理為：待研磨物料分為選粉機回料和新喂料，選粉機回料粒度相對較細，新喂料粒度相對較粗。將選粉機回料通過單獨的選粉機返回料喂料管7直接送至磨輥的胎輥段前方，利用溝槽盤胎輥區(qū)的剪切作用對較細的顆粒進行有效研磨，新喂料仍然通過中心喂料管6給料至磨盤中央，在離心力作用下，向磨盤邊緣移動，經(jīng)過磨輥底部的研磨區(qū)時受到磨輥剪切而粉碎。

45.基于上述具有不同研磨區(qū)立磨研磨結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，首先確立磨研磨結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)：磨盤直徑d、磨輥數(shù)量n；然后分布計算磨輥直徑d

r

、磨輥寬度b、溝槽盤寬度d1、胎輥段寬度b1、胎輥曲率半徑r；具體確定和計算如下：

46.1)磨輥數(shù)量n

47.磨輥數(shù)量根據(jù)物料特性和處理量的差異可取n＝2、3、4；

48.2)磨輥角度α

49.磨輥角度α取5

°

～17

°

50.3)磨輥直徑d

r

51.d

r

＝0.5d～0.85d

52.4)磨輥寬度b

53.b＝0.2d

r

～0.4d

r

54.5)胎輥段寬度b155.b1＝0.5b～0.8b

56.6)胎輥曲率半徑r

57.r＝0.7b1～1.5b1。

58.利用edem仿真模擬的手段，對傳統(tǒng)錐輥、胎錐復(fù)合輥a、胎錐復(fù)合輥b進行了計算研究，3種磨輥的破碎效果模擬見圖5：其中胎錐復(fù)合輥a胎面曲率半徑為r80mm，胎錐復(fù)合輥b胎面曲率半徑為r110mm,傳統(tǒng)錐輥的中徑d

r

同胎錐復(fù)合輥的中徑d

r

相等，均為458mm。

59.在仿真模擬中，喂入磨機的物料粒度設(shè)置為直徑5mm、10mm的物料，為分析不同結(jié)構(gòu)的研磨效率，分別對研磨后的物料中粒徑＜1mm和＜2mm的顆粒進行了統(tǒng)計，得到圖6、圖7所示的對比曲線。根據(jù)曲線可知，和平盤錐輥相比，胎錐復(fù)合輥研磨后的物料中粒徑＜1mm和＜2mm的顆粒更多，其增加速度也更快，說明胎錐復(fù)合輥的研磨效率明顯高于平盤錐輥。

60.為比較不同研磨區(qū)結(jié)構(gòu)的破碎效率，定義了破碎比(研磨后物料中＜3.6mm顆粒質(zhì)量與顆?？傎|(zhì)量之比)的概念，根據(jù)破碎比的計算公式，對數(shù)據(jù)進行了處理，結(jié)果如圖8和表1所示。

61.表1相同條件下不同研磨區(qū)結(jié)構(gòu)破碎比

[0062] ＜3.6mm顆粒質(zhì)量(kg)總質(zhì)量(kg)破碎比胎錐復(fù)合輥a0.6051.1050.548胎錐復(fù)合輥b0.7321.1260.650錐輥0.3271.2690.258

[0063]

由圖8和表1結(jié)果可知，在相同的條件下，無論是平均破碎比還是隨時間變化的破碎比，胎錐復(fù)合輥的破碎比均大于平盤錐輥的破碎比。

[0064]

為驗證胎錐復(fù)合輥的實際效果，天津院以水泥熟料為原料，針對傳統(tǒng)錐輥、胎錐復(fù)合輥a、胎錐復(fù)合輥b進行了粉磨試驗研究，試驗結(jié)果見圖9和表2。

[0065]

表2不同研磨結(jié)構(gòu)的粉磨效果對比

[0066][0067]

由圖9和表2可知：以比表面積3200cm2/g為電耗基準，胎錐復(fù)合輥的電耗相比平盤錐輥低約2.7kwh/t，這與edem仿真模擬計算的結(jié)果相吻合。

[0068]

進一步，為驗證胎錐復(fù)合輥用于分級粉磨的效果，天津院以水泥熟料為原料，進行了粉磨試驗研究，試驗結(jié)果見圖10和表3。

[0069]

表3不同研磨結(jié)構(gòu)及粉磨方式的粉磨效果對比

[0070][0071]

由圖10和表3可知：以比表面積3200cm2/g為電耗基準，胎錐復(fù)合輥分級粉磨相比于混合粉磨電耗降低1.8～2.0kwh/t，降幅10％，胎錐復(fù)合輥相比平盤錐輥電耗降低約2.7kwh/t，降幅10.8％；胎錐復(fù)合輥分級粉磨相比傳統(tǒng)平盤錐輥混合粉磨電耗降低5.7kwh/t，降幅22.9％。

[0072]

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種具有不同研磨區(qū)的立磨研磨結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，立磨研磨結(jié)構(gòu)包括磨盤和磨輥，上述磨輥設(shè)計為復(fù)合輥，具體結(jié)構(gòu)如下：所述磨輥包括磨輥本體，所述磨輥本體上套裝輥套，并通過緊固件連接，形成胎錐復(fù)合輥；所述輥套內(nèi)設(shè)有與磨輥本體外表面貼合的中心孔，輥套的外表面由大徑端向小徑端包括凸出的曲線型胎輥段和錐輥段；所述磨盤上設(shè)有耐磨襯板，耐磨襯板分為曲率半徑與磨輥一致的溝槽和在溝槽內(nèi)邊緣向磨盤中心的平盤區(qū)；上述磨輥的錐輥段和耐磨襯板的平盤區(qū)之間形成研磨區(qū)?。凰瞿ポ伒奶ポ伓魏湍ケP的溝槽之間形成研磨區(qū)ⅱ；上述立磨研磨結(jié)構(gòu)設(shè)計方法為：首先確立磨研磨結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)：磨盤直徑d、磨輥數(shù)量n；然后分布計算磨輥直徑d

r

、磨輥寬度b、溝槽盤寬度d1、胎輥段寬度b1、胎輥曲率半徑r；具體確定和計算如下：1)磨輥數(shù)量n磨輥數(shù)量根據(jù)物料特性和處理量的差異可取n＝2、3、4；2)磨輥角度α磨輥角度α取5

°

～17

°

3)磨輥直徑d

r

d

r

＝0.5d～0.85d4)磨輥寬度bb＝0.2d

r

～0.4d

r

5)胎輥段寬度b1b1＝0.5b～0.8b6)胎輥曲率半徑rr＝0.7b1～1.5b1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有不同研磨區(qū)的立磨研磨結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：所述中心孔同磨輥本體配合面表面粗糙度≤6.3。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有不同研磨區(qū)的立磨研磨結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：所述磨輥本體材料為球墨鑄鐵qt400

?

18或鑄鋼zg20simn。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有不同研磨區(qū)的立磨研磨結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：輥套分為基層母材和耐磨層，基材為鑄鋼zg20simn，耐磨層為堆焊材料，堆焊厚度40～60mm；堆焊層硬度60

±

5hrc。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有不同研磨區(qū)的立磨研磨結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于：所述耐磨襯板分為基層母材和耐磨層，基材為鑄鋼zg20simn，耐磨層為堆焊材料，堆焊厚度40～60mm,堆焊層硬度60

±

5hrc。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種具有不同研磨區(qū)的立磨研磨結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，立磨研磨結(jié)構(gòu)包括磨盤和磨輥，上述磨輥設(shè)計為復(fù)合輥，具體結(jié)構(gòu)如下：所述磨輥包括磨輥本體，磨輥本體上套裝有輥套，形成胎錐復(fù)合輥；輥套的外表面由大徑端向小徑端包括凸出的曲線型胎輥段和錐輥段，磨盤上設(shè)有曲率半徑與磨輥一致的溝槽，在溝槽內(nèi)邊緣向磨盤中心設(shè)有耐磨襯板；靠近擋料圈側(cè)的耐磨襯板端部設(shè)有曲率半徑與磨輥一致的曲面；上述磨輥的錐輥段和耐磨襯板、磨盤之間形成研磨區(qū)Ⅰ和研磨區(qū)Ⅱ，然后確立磨研磨結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)和計算。上述方案提高了研磨效率，降低了循環(huán)負荷；增加了物料脫離磨盤的難度，延長了物料停留在磨盤上的時間，使得物料研磨更加充分；胎錐復(fù)合輥的兩個研磨區(qū)對粗顆粒和細顆粒具有針對性的破碎作用，應(yīng)用在分級粉磨技術(shù)中能夠發(fā)揮優(yōu)異的效果。優(yōu)異的效果。優(yōu)異的效果。

技術(shù)研發(fā)人員：豆海建 何小龍 唐清華 劉暢 秦景平 于濤

受保護的技術(shù)使用者：天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.07.20

技術(shù)公布日：2021/10/8