齒輥破碎機是一種對輥破碎機，破碎輥表面交錯排列凸起的齒，兩輥相向轉動，將塊料破碎。齒輥破碎機是與燒結機配套使用的重要破碎設備，適用于冶金行業的冶煉廠、鋼廠燒結工段冷、熱燒結塊的中碎。該設備的工作狀況和破碎效率直接影響合格燒結塊的產量和整個燒結工段生產的作業率。
1、有色燒結、破碎工段工藝流程及設備工作原理
1.1工藝流程
精礦配料（電子皮帶稱）-精礦混合、制粒（一混、二混）一精礦燒結（燒結機）一燒結塊粗碎（單軸破碎機）一燒結塊中碎（齒輥破碎機）一篩分（振動篩）一篩上物：合格燒結塊（塊度120～60mm）進鼓風爐；篩下物：小塊度的燒結塊(塊度<60mm)-燒結塊細碎（波紋輥破碎機、光面輥破碎機兩段破碎）一做返粉進入配料系統。齒輥破碎機主要用于單軸破碎機粗破之后燒結塊的再次破碎（簡稱為中碎）。
1.2齒輥破碎機工作原理
兩個破碎輥在傳動裝置的驅動下相向轉動，固定輥1支承在固定軸承2上，移動輥3支承在移動軸承4上，安全裝置5（彈簧保護裝置）頂住活動軸承，并用定位墊塊6調節兩輥的間隙，其最小距離也稱排料口寬度，用以控制破碎塊產品粒度。物料自兩輥上方加入，在輥子與物料間摩擦力作用下，物料被帶入兩輥之間，受擠壓破碎后，自下部排出（見圖1)。破碎后的粒度一般控制為80～120 mm。
2、齒輥破碎機存在的問題
改造前，該設備破碎燒結塊時容易產生過粉碎現象，工作齒尖易磨損，齒板使用壽命短。一些細小物料和粉塵從罩體與輥子主軸間的密封處泄漏到罩體外面，污染工作環境。因此，應減少工作齒磨損和破碎過粉碎現象，降低粉塵污染，解決機架滑道潤滑效果差等問題。
3、結構改進及優化設計
針對存在的問題，在韶關冶煉廠二期工程∮1200×1500 mm齒輥破碎機的設計中，采用新技術，進行了一系列改進和優化設計，使設計更趨完善合理。
∮1200×1500 mm齒輥破碎機主要技術參數
燒結塊溫度 500～600℃
進料最大塊度 ≤300 mm
排料塊度 80～120 mm
生產能力 160～200 t/h
齒輥直徑 1200 mm
齒輥寬度 1500 mm
電動機功率 55×2 kW
3.1破碎輥表面凸形齒的齒形、材料及齒的排列
傳統式破碎機輥子表面上作齒的齒形采用鷹嘴形齒(見圖2a)，齒高一般為60—80 mm。但由于鷹嘴齒前部較尖，破碎過程中產生的破碎力常集中于某一點，使作用在燒結塊某部位的破碎力過大，產生過粉碎現象（一般燒結塊產品粒度小于50～35 mm稱為過粉碎），使燒結塊產品合格率降低10%-15%；且鷹嘴齒前部較尖部分很容易磨損，降低齒板使用壽命短，并引起兩輥間的間距不均勻，造成破碎塊度不均勻，大大降低設備生產效率。嚴重磨損的齒板需要更換（使用壽命3-6月），增加維修工作量，對生產產生不利影響。
在輥的表面采用等間距棱形點陣排列齒的布局亦不合理。當固定輥與移動輥之間因轉速不同步而生產相對角位移差時，固定輥與移動輥之間易產生干涉和間距不均勻，影響設備的正常工作和破碎燒結塊粒度的均勻。
改進后的輥子齒形采用長方棱錐體齒(見圖2b)，齒高一般為60 mm。所產生的破碎力作用較為均勻，過粉碎現象明顯減少，粒度合格的燒結塊產量明顯增加，破碎效率顯著提高。該棱錐體齒前部受力位置面積增大．不易被磨損；且齒板采用經多次試驗所選用的耐磨性強的特殊高錳綱，在鑄造高錳鋼中加入適量的Cr、V等合金元素，其化學成分：C1.0%～1.35%,Si 0,8%, Mn 11%～14%, P<0.07 %,S< 0.04%, Cr 2%～3%,V 0.4% - 0.7%.這種高錳鋼經特殊熱處理工藝，使齒在高溫工作條件下有較強的耐磨性，明顯延長了輥子齒板使用壽命（一年左右）。
增加齒板耐磨性還可采用以下方法：齒板材料采用ZG35調質處理，硬度HB229～269，并在齒板工作表面上堆焊一層5—8 mm厚的耐磨材料。這種齒板的耐磨性很好，但制造工藝復雜，制造成本較高。將輥表面的齒進行重新排列，固定輥與移動輥上的齒沿圓周方向均排列12列，固定輥與移動輥上的齒相錯開一個齒位，保證固定輥與移動輥在運行中不生產干涉，保持較均勻的齒間間隙，破碎燒結塊粒度均勻，確保設備的正常工作，減少維修工作量，顯著提高設備的生產效率。
3.2破碎機罩體與輥子主軸間的密封
傳統式的破碎機罩體與輥子主軸間采用多層的氈圈密封(見圖3a)，這種密封形式氈圈很容易被磨損，現場可見在氈圈槽中塞滿了小顆粒物料和灰塵，而且工作一段時間后，在罩體密封處，輥子主軸被磨出一條深槽，降低輥子主軸的強度。由于氈圈的磨損，軸與氈圈間隙增大，密封效果明顯降低，細物料和粉塵從罩體與輥子主軸間密封處泄漏到罩體外面，造成環境污染。
改進后的罩體與輥子主軸間的密封采用迷宮式動密封(見圖3b)．即在輥子主軸上裝一個帶葉片的密封盤，罩體上裝有一個密封環，密封盤套裝在密封環內，兩者間的間隙為1～1.5mm。運行時，帶葉片的密封盤隨主軸一起轉動，在密封環內產生正壓的氣流，使灰塵不致泄漏到罩體外面。此密封形式效果好，無磨損，并能減少維修工作量。
3.3破碎機機架及滑道和移動輥軸承座
傳統式破碎機機架采用鑄鋼制造，鑄造工藝復雜，且易出現鑄造缺陷，影響機架強度，單件生產產品率較低，成本較高，鑄鋼機架十分笨重。
改進后的機架采用鋼板焊接，制造方便，通過優化設計的機架重量輕、強度高、結構緊湊、安全可靠、美觀大方，單件生產成本較前者大大降低，但焊縫質量要求高。
傳統式機架在滑道上開有縱橫油槽，潤滑脂通過油孔進入油槽，在滑道與移動輥軸承座之間形成一層潤滑油膜，使移動輥軸承座在滑道上滑動靈活。但由于破碎機工作環境十分惡劣，環境溫度高，灰塵大，滑道上的潤滑脂混雜大量灰塵，造成滑道表面磨傷，潤滑效果降低；另由于環境溫度高、灰塵大，滑道上油槽內的潤滑脂容易干結，堵塞進油孔，滑道上的潤滑脂得不到及時補充，不能有效地形成潤滑油膜，潤滑效果下降，導致移動輥軸承座在滑道上滑動不靈活甚至被卡住，過鐵時移動輥不能及時被推開，破碎時的較硬異物無法順利通過，有時被硬物卡住，造成設備損壞，甚至整個燒結系統停產。
改進后在機架滑道上鑲嵌兩塊鎳合金板，并磨光滑道表面（也可以用不銹鋼板代替鎳合金板，降低制造成本，但使用壽命略低），并在移動輥軸承座與滑道接觸底面鑲嵌兩塊聚四氟乙稀板磨光表面（見圖4）；另在移動輥軸承座兩側設有滑道防塵刮灰裝置，這種結構不必在滑道上開設縱橫油槽，使用時不需要經常補充潤滑脂，只需大修時在滑道上涂一層潤滑脂即可。而罩體密封形式的改進，減少了粉塵污染，亦有利于滑道潤滑，保證了移動輥軸承座在滑道上滑動靈活，破碎較硬異物能順利通過，過鐵時可起保護作用。
4、小結
通過上述設計改進，較好地解決了該設備在生產中存在的問題。齒板材料和齒形的改進及輥子齒的重新排列，使輥子的齒更耐磨，使用壽命提高50%；減少破碎過程的過粉碎現象，破碎粒度更均勻，破碎效率明顯提高；改進的罩體密封形式，結構更合理，密封效果更好，減少粉塵污染，改善工作環境；采用焊接機架，結構緊湊、重量輕；機架滑道改進后，使移動輥移動靈活，保證齒輥破碎機正常工作，減少維修工作量，設備工作效率高。該設備在韶關冶煉廠、云南冶煉廠的生產實踐中，使用情況良好。
