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1、料床在高压下形成，压力导致颗粒压迫其他邻近颗粒，直至其主要部分破碎、断裂，产生裂缝或劈开。”图9.2 压碎效果和压力关系料床粉碎的基本前提是双辊之间一定要有一层密集的物料，如果没有一层物料就不能形成料床粉碎。粉碎作用主要决定于物料颗粒间的压力，而不决定于两辊的间隙。作用在物料上的压力决定于作用力F和受力面积A，其平均压力为F/A。但是实际上压力分布是一条曲线，在中间达到最大值。粉碎效应是压力的函数，在一定范围内效率最高，越过此压力，效率变化不大，如图9.2所示。从图9.2可知：平均压力在80120MPa之间细颗粒增加速度最快，粉碎效率较高，超过150MPa不再增加。实际上真正起作用的是最大压力

2、区，一般最大压力区的压力角为1.52，而平均压力角为89，最大压力区压力将是平均压力的2倍左右。所以概括起来辊压机的特征是高压、慢速、满料、料床粉碎。而辊式破碎机压力较低、速度较快、破碎腔内料不满、单颗粒破碎。两者有着本质的区别。物料通过辊压机以后将发生3种效应：（1） 辊压后粒度减小。其破碎比各公司提供的数值略有出入，以筛余20、36.8计的破碎比见表9.1。（2） 辊压后产生了不少成品。对于熟料，各公司提供的实例分别为：KHD：32m 占30；Fuller：45m占 22；Polysius：32m占 16。（3） 颗粒的裂缝增加，料饼的易磨性改善。9.2 辊压机的构造及主要零部件9.2.1

3、 辊压机的构造辊压机主要由两个辊子和一套产生高压的液压系统构成，辊压机的主要结构包括压辊轴系、传动装置、主机架、液压系统、进料装置等。在运转中，两个辊子必须保持平行，以便使物料均匀受压，这对保证辊压机的正常作业是十分重要的。图9.3是KHD公司的RPV100 63型辊压机。图9.3 KHD公司RPV100-63型辊压机1皮带传动；2行星减速机；3主电动机；4扭矩支承装置；5压辊轴系；6主机架；7液压系统；8进料装置在辊轴两端装有调心滚动轴承。一个辊子用螺栓固定在机架上，另一个辊子的轴承装在滑块上，以便按喂料量和物料性质随时调节辊子间的间隙。粉磨压力由液压系统通过滑块施加给活动辊。在液压系统中，

4、有压力缓冲保护装置，若在喂料中混有铁块等硬物时，可以使活动辊瞬时退回原来的位置，这时两辊的间隙加大，放走铁件，保护设备不受损伤。辊子间隙靠位移传感器检测控制。辊轴通水冷却，采用电控集中润滑。9.2.2 辊压机主要零部件9.2.2.1 挤压辊每台辊压机有两套挤压辊装置，它是整个辊压机的关键部件。它主要由装有耐磨材料辊面的挤压辊、双列向心球面轴承、可以水平移动的轴承座等组成。它有两种结构形式，即镶套压辊和整体压辊，如图9.4所示。如果物料较软，可以采用带楔形连接的镶套式压辊，如图9.4（a）所示，上半部表示辊芯与轴为整体，下半部表示多加了一个实心辊芯，与轴热装。它不能承受高压力，故在水泥行业很少采

5、用。轴与辊芯为整体，表面堆焊耐磨层，如图9.4（b）所示，此种结构可承受较高压力，焊后表面不加工，硬度可达HRC5255。经磨损后的耐磨层，可以多次堆焊，为此还专门配备堆焊用的电焊机，随设备一起提供，供修复辊面时使用。另外，还有热装结构，把轴和辊套热压配合，如图9.4（c）所示。图9.4 挤压辊的不同构造（a） 镶套式挤压辊；（b） 热装式挤压辊；（c） 整体锻造表层堆焊式挤压辊1轴；2辊套；3冷却水孔道目前有光滑辊面和沟槽辊面两种。光滑辊面在制造或维修方面的成本都比较低，辊面一旦腐蚀也容易修复。它的主要问题是：当喂料不稳定时，出料流量也随之波动，容易引起压辊负荷波动超限，产生振动和冲击，进而

6、影响辊压机的安全稳定运转；光滑辊面咬合角小，挤压后的料饼较薄，与相同规格辊压机相比，其产量较低。为克服上述缺点，多采用沟槽辊面，如图9.5所示。辊面结构形式都是通过堆焊来实现。图9.5（a）为环状波纹堆焊层，图9.5（b）为人字形堆焊层，图9.5（c）为倾斜交叉堆焊层。沟槽辊面的凹槽中有许多细颗粒物料充填其中，形成一层较薄的料衬。这种辊面即使挤压极硬、腐蚀性很强的物料，也能有较长的工作寿命。图9.5 辊面结构形式（a） 环状波纹；（b） 人字形波纹；（c） 斜井字形波纹；（d） 辊压耐磨层的堆焊程序；（e） 斜井字形波纹放大图倾斜交叉堆焊层工艺为三层堆焊。在辊芯表面堆焊一层锰硅合金的缓冲层，在

7、缓冲层表面再堆焊一层铬铜锡合金的过渡层，其硬度为HRC5255，最外表面堆焊硬度为HRC60的倾斜交叉纹理的耐磨层，如图9.5（e）所示。图9.6 扇形块组合式挤压辊的结构近年来在德国开发出一种耐磨扇形块组合式挤压辊，如图9.6所示。组成挤压辊的这些扇形块是被卡紧到辊体上，而不是用螺钉或热压固联到辊体上。运转中，在扇形块上产生的倾覆力矩仅由这种卡紧结构就可克服。采用这种结构形式，400mm高的扇形块所允许的磨损厚度可达60120mm。扇形块可为冷硬铸造材料制成的耐磨件。它们较整体式磨辊或辊套更容易铸造。此外，可在不加任何预应力的情况下，将扇形块安装到辊体上。当在单块扇形块的辊面上堆焊出一定形式

8、的凸纹时，这种组合式挤压辊的使用寿命可达20000h。这种新型结构的优点表现在：辊面损坏的修理和扇形块磨损到一定程度后的更换均可方便地直接在辊压机现场进行；与以前整体式和装有辊套的挤压辊相比，这种组合式结构的备件数量及备件所需费用可减少（仅两组扇形块的费用）；因修理、换件所需的停机时间从12周缩短到12天。国产的挤压辊表面为堆焊结构，堆焊层共三层。9.2.2.2 机架辊压机机架结构示意简图如图9.7，它包括上机架（仅采用一块厚钢板）、下机架、端部件等。这些结构件用螺栓相互连接，构成轴承箱的刚性框架体，因此，传载均衡，结构合理。辊子间的强大作用力由连接面的剪切销钉2承受。连接螺栓只受拉力，不承受

9、剪切。固定辊的轴承座与机架端部件之间衬有橡胶支承板，起缓冲减震作用。图9.7辊压机机架结构示例1下机架；2销；3端部件（固定磨辊）；4中间件；5上机架；6端部件（可动磨辊）9.2.2.3 挤压辊的支承如图9.8所示，磨辊轴支承在重型双列自动调心滚子轴承上（也有的辊压机其挤压辊轴采用多列圆柱滚子轴承与推力轴承相结合的支承结构），一个挤压辊的两个轴承分别装入用优质合金钢铸成的轴承箱内，作为固定轴承（即轴承在其轴承箱内不可轴向移动）。由于温度变化引起的挤压辊轴长度变化，是通过轴承箱在框架内的移动得以补偿。为了减小滑动摩擦，在机架导轨面上固结有聚四氟乙烯面层。在轴承设计时，辊子轴向力按总压力的4考虑，

10、并允许一侧的轴承箱留有轴向移动量。通过这些措施确保了轴承箱的精确导向。图9.8 支承在自动调心滚子轴承上的可动磨辊当其一端受载时的活动情况1固定磨辊；2滚动支承；3固定支承；4可动磨辊；5液压缸；6蓄能器9.2.2.4 喂料装置 喂料装置是满足辊压机操作的重要装置，它由弹性支承的侧挡板和调节喂料量的调节板组成。辊压机对物料的挤压属高压，在挤压辊的两端或两侧辊隙处的物料极易被挤出，这部分物料没有受到全部挤压，因此产生大颗粒较多，影响辊压机的粉磨效率，尤其对窄辊辊压机的影响更严重。为了解决这一问题，辊压机两侧装有辊端挡板。辊端挡板与辊端的距离过小，堵料效果好，但当挤压辊偏斜时，容易碰撞，加剧磨损。

11、若与辊端距离过大，起不到堵料作用。因此，采用可以调节的弹簧支撑结构，如图9.9所示.辊端挡板1与挤压辊端部的间隙可借助丝杠2进行调整，在运转时遇有挤压辊偏斜或硬物质进入，可借助弹簧3回缩，避免损坏。它可以保持挡板与辊端的合适间隙，而且便于检修更换。图9.9 1000mm300mm辊压机的辊端挡板结构示意图1辊端挡板；2丝杠；3弹簧；4固定丝母9.2.2.5 液压系统辊压机所需压力由液压系统提供，并保持两辊之间有一定的间隙，保证物料在高压下通过。当辊缝中进入异物时，在PLC控制下的辊子能自动后退，当异物掉下去后，两辊子重新保持原来的间隙，辊压机可继续工作，保护辊面，延长其使用寿命。液压系统由油泵

12、装置、电磁球阀、安全球阀、单向阀、油缸、蓄能器、压力传感器、耐震压力表及回油单向节流阀等液压元件组成整个系统。液压系统采用四个液压缸（小型辊压机采用两个液压缸），操作压力为1725MPa，试验压力为32MPa。活动辊的两端各设两个，上下毗邻。虽然由一个液压站供油，但分两个系统驱动，这样，当喂料的物理性能不均齐而使活动辊发生偏移时，它能使其尽快恢复到与固定辊保持平行的状态。液压系统的显著特点是采用两个大的及两个小的充氮蓄能器。小蓄能器承受活动辊因物料硬度不同而产生的压力变化；若在磨辊间有异物，工作压力骤增至很大值时，则大的蓄能器工作，避免了频繁开启，也克服了单一蓄能器突然关闭时产生巨大峰值压力。

13、9.2.2.6 传动装置为了满足活动辊子的水平移动，又要保持两辊平行，常用的辊压机传动系统有两种：一种是双传动；另一种是单传动。图9.10（a）所示是双传动，两挤压辊分别由电动机经多级行星齿轮减速机带动，两端采用端面键（扁销键）连接起来。有的电动机与减速机间的转矩是经万向轴来传递的，在这种情况下，为了防止传动系统过载，特装有安全联轴器。在驱动功率较小的装置中，也成功地采用三角带传动。只要没有特殊要求，辊压机就可采用鼠笼式电动机，作恒转速驱动。图9.10较大型辊压机的两种最重要驱动方案的对比（a） 1端面键；2带法兰的轴；3安全联轴器；4万向轴；5法兰联轴器（b） 1圆弧齿轮联轴器；2中间轴；3

14、安全联轴器如图9.10（b）所示是单传动方案，两挤压辊由一台电动机经一双路圆柱齿轮减速机及中间轴和圆弧齿轮联轴器驱动。9.3 辊压机主要参数确定9.3.1 辊径D和辊宽B及最小辊隙Smin的确定目前，在设计和使用上辊径有两种方案：一为大辊径；另一为小辊径。辊径D有如下简化计算式D=Kdmax （9.1）式中:K系数，由统计数据而得，K=1024；dmax喂料最大粒度，mm。采用大辊径有如下优点：（1） 大块物料容易咬入，向上反弹情况少。（2） 由点载荷、线载荷、径向挤压三者所组成的压力区高度较大，物料受压过程较长。（3） 辊子直径大，惯性大，运转平稳。（4） 辊径大，则轴承大，轴承及机架受力情

15、况较好，且有足够空间便于轴承的安装与维修。（5） 辊面寿命相对延长。但辊径大，则重量和体积较大，整机重量比小辊径方案重15左右。辊宽B的设计也有两种方案：一为宽辊；另一为窄辊。辊宽B可用下式计算B=KBD （9.2）KB辊宽系数，KB=0.21.2；D辊径，mm。宽辊相应的辊径要小，窄辊相应的辊径要大。宽辊具有边缘效应小、重量轻、体积小等优点。但对喂料程度的反应较敏感，出料粒度组成及运转平稳性略差。辊压机两辊之间的间隙称为辊隙，在两辊中心连线上的辊隙，称为最小辊隙，用Smin表示。根据辊压机的具体工作情况和物料性质的不同，在生产调试时，调整到比较合适的尺寸。在喂料情况变化时，更应及时调整。在设

16、计时，最小辊隙Smin可按下式确定Smin=KSD （9.3）KS最小辊隙系数，因物料不同而异，水泥熟料取KS =0.0160.024，水泥原料取KS =0.0200.030；D挤压辊外直径，mm。9.3.2 工作压力水泥工业用辊压机，对于石灰石和水泥熟料，平均单位压力控制在140180MPa之间比较经济，设计最大工作压力宜取200MPa。这个压力值又直接控制着辊子的工作间隙和物料受压过程的压实度。为了更精确地表示辊压机的压力，用辊子的单位长度粉磨力（即线压力）Fm （kN/cm）来表示，一般为80100kN/cm 。9.3.3 辊速辊压机的辊速有两种表示方法:一种是以辊子圆周线速度v表示；另

17、一种是以辊子转速表示。辊子的圆周线速度与产量、功率消耗和运行的平稳性有关。辊速高，产量也大，但过高的转速使得辊子与物料之间的相对滑动增大，咬合不良，使辊子表面磨损加剧，对辊压机的产量也产生不利影响。目前一般辊速在11.75m/s之间，也有人提出，为了保证合理的轴承使用寿命，辊速不允许超过1.5m/s。转速（单位：r/min）的确定公式如下nKD （9.4）K因物料不同的系数，对回转窑熟料K=660；D辊子外径，m。9.3.4 生产能力Q辊压机生产能力Q（单位：t/h）的计算公式如下Q=3600BSminv （9.5）B辊子宽度，m；Smin最小辊隙，m；v辊子圆周线速度，m/s；辊压机产品（料

18、饼）的密度，实验得出，生料为2.3t/m3，熟料为2.5t/m3。9.3.5 传动功率N传动功率N（单位：kW）按下式计算N=Fv （9.6）辊子的动摩擦系数，实验得出，水泥熟料=0.050.1；F辊子粉磨力，kN；v辊子圆周线速度，m/s。由于上式中的难以精确确定，因而误差较大，仅作参考。可用经验值来确定辊压机的装机功率。表9.3是辊压机的单位产量电耗。9.4 辊压机粉磨系统辊压机粉磨系统就辊压机在整个粉磨系统中所起的作用来分有以下几种：预粉磨系统（Pre-grinding）；混合粉磨系统（Hybrid-grinding）；部分终粉磨系统（Partial finish grinding）；联

19、合粉磨系统（Combination grinding）；终粉磨系统（Finish grinding）。9.4.1 预粉磨系统图9.11 辊压机预粉磨辊压机预粉磨是早期应用的工艺流程，其流程如图9.11。辊压机可以单独操作，料饼用中间贮仓贮存，供一台或者几台磨机粉磨。辊压机亦可与一台球磨机联合操作，此时辊压机能力必须和后续球磨机相一致。辊压机预粉磨的特点是流程简单，但辊压机担负的粉磨任务小，即使部分料饼循环，其循环量亦不超过新喂料的100，否则因料饼中的部分成品再循环辊压，将浪费电能，因此，整个系统的节能幅度变小。9.4.2 混合粉磨系统辊压机和球磨机联合作业时，磨后选粉机的部分粗粉亦可回入辊压

20、机进行再循环，这就是混合粉磨的流程，如图9.12所示。图9.12 辊压机混合粉磨混合粉磨在辊压机应用初期用得较多，当时料饼循环用得较少。这样预粉磨时料饼辊压次数为1，而混合粉磨可达1.31.4。辊压机承担了更多的粉磨任务，其节能效果也就较预粉磨稍大，但是其流程也较预粉磨复杂。从整个系统控制来说，料饼循环预粉磨系统入磨料饼量由磨机负荷控制，入辊压机新鲜喂料由辊压机负荷控制，这样直接控制，调整迅速。而混合粉磨系统由磨机负荷来控制入辊压机新鲜喂料，再由选粉机粗粉来满足辊压机稳料要求，这样控制路程较远，调整缓慢，难于协调。为此，当前混合粉磨系统已逐渐被预粉磨系统或节能更大的联合粉磨所代替。9.4.3

21、部分终粉磨系统在混合粉磨的基础上将出辊压机入粉磨机系统的料饼先经打散机打散后，与出磨物料混合进选粉机分选。细粉作为系统的成品，粗粉回磨机和辊压机，这就是部分终粉磨的流程，如图9.13所示。图9.13 辊压机部分终粉磨由于料饼先经分选，其中由辊压机压出的成品，先由选粉机选出，不再粉磨，为此称为辊压机部分终粉磨。这种流程一般用于生料粉磨，而很少用于水泥粉磨。原因是生料成品要求80m，料饼中含量可达30以上。而水泥成品要求30m，料饼中含量很少，喂入选粉机前还要打散，得不偿失。该流程实质上与混合粉磨相差不大，粗粉颗粒较细，不能更多地返回辊磨机。辊压机总担负的粉磨任务和节能效果与混合粉磨也没有多大的差

22、别，因此这种系统应用也愈来愈少了。9.4.4 联合粉磨系统联合粉磨是当今辊压机应用的主要流程。辊压机自成系统，料饼经粗选粉机分选，粗料全部返回辊压机再压，因为颗粒粗不需要料饼再循环而又能大大提高辊压机的循环量；由于回料部分的细粉已被选出，使辊压机辊压更为有效，不再作无用功。分选后的细粉部分作为中间产品喂入后续球磨机，因为粒度小而均匀，非常有利于磨机的配球，故粉磨效率高，防止了前两种流程入磨料饼含有部分未被压碎的粗粒，难于合理配球的问题。联合粉磨系统的后续球磨机可以用圈流或者开流，如图9.14（a）和图9.14（b）所示。图9.14辊压机联合粉磨圈流用于成品比表面积要求较高的情况，开流则适于成品

23、比表面积较低的情况。中间成品的细度随最终成品要求可以变更。如果成品比表面积高，则中间半成品的比表面积相对控制也高。中间半成品比表面积高，则辊压机的循环量大，相应的辊压机担负的粉磨工作量大，节能也多。一般对于成品比表面积为3200cm2/g左右的水泥，中间半成品比表面积大致可控制在18002000cm2/g，此时辊压机循环负荷为200300。这种系统流程相对复杂，但辊压机可吸收与系统磨机相等的能量，承担的粉磨工作量远较前两种系统大大增加，为此节能效果也更大。联合粉磨系统中用于分选料饼的选粉机一般均需将料饼打散后再进入，而且由于其中尚含有较大的粗颗粒，磨损比较严重。为简化流程、降低磨损，不少专业公

24、司开发了多种适于料饼的选粉机。9.4.5 终粉磨系统终粉磨表示仅用辊压机来完成粉磨成品的最终任务，其流程如图9.15。图9.15辊压机终粉磨辊压机终粉磨在辊压机出现之初就有不少公司进行了中间试验，对于水泥粉磨可达到比表面积40004500cm2/g的要求，与球磨相比节能40，水泥质量、强度、工作特性均可满足要求。但是也存在与辊式磨粉磨水泥时的同样问题，即水泥需水量增加。增加的主要原因是粒度级配过于均匀，RRB粒度分布曲线的斜率n大于1.2。其次是粉磨温度低，石膏的脱水程度低，从而影响了易溶SO3的含量（半水石膏和无水石膏存在的SO3）。水泥中石膏缓凝剂合适掺量是以SO3含量来控制的。解决的办法是改变粒度分布；调节选粉机参数或用两种不同比表面积的成品相混。在实验的基础上，目前已有好几家工厂成功地应用了辊压机终粉磨系统来生产水泥。对于生料粉磨，只需控制成品细度，因此辊压机终粉磨易于实现，早在1990年就有辊压机终粉磨粉磨生料的工业生产系统投产。由于辊压机终粉磨选粉机的粗料粒度较粗，可以直接大量回料入辊压机，故辊压机不再需要边料料饼循环。但是，因为循环量很大，故要求辊压机的辊压能力大大提高，在一定生产能力情况下，则系统产量较低，这也限制了该系统的大量应用。