淺談球磨機襯板和磨球的選擇

　　一、關(guān)于襯板

　　傳統的高錳鋼不適宜做球磨機襯板，其缺點(diǎn)是：容易發(fā)生蠕變和延展、表面相變會(huì )引起反弓變形，在球磨機工況中不可能得到理想的加工硬化。前者是漏粉和斷螺栓的原因，而后者則表明無(wú)法實(shí)現想象中的抗磨性能。這里必須說(shuō)明的是：即使得到部分加工硬化，也不能作為抗磨程度的一種標志，因為這里的加工硬化是一種“破壞”后的硬化，它和襯板的初始硬度是有區別的。

　　上世紀國內外推出大批高硬度襯板、磨球材質(zhì)，如高鉻鑄鐵、鎳硬鑄鐵、高碳合金鋼、馬氏體球鐵和一些中碳合金鋼等，但是由于這些材料的韌性值都比較低，受傳統襯板形式的束縛，都沒(méi)有得到廣泛的應用。襯板的斷裂已成為高硬度、高抗磨材質(zhì)應用的大障礙。

　　傳統襯板設計的錯誤已不能適應抗磨材料的發(fā)展。它的安裝結構主要有兩種形式，一種是火電廠(chǎng)廣泛采用的“燕尾槽咬合、擰緊楔固定”；另一種是礦山、水泥、化工和大型火電廠(chǎng)廣泛采用的每塊襯板都用螺栓分別固定在筒體的方式。

　　那么襯板能否直接用螺栓固定呢？本文我們只討論抗磨件上是否應當設計一個(gè)孔？這個(gè)孔在鑄造和熱處理過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生千百個(gè)裂紋源，孔是這個(gè)工件的危險、薄弱的位置，用襯板中危險、薄弱的位置固定整塊襯板，去承受幾十噸、一百多噸磨球在長(cháng)期運轉中的巨大作用力，那是不合理的設計。大量實(shí)例證明襯板的斷裂是襯板失效的主要原因，而斷裂的絕大部分是通過(guò)螺孔發(fā)生的。

　　針對高硬度材質(zhì)的特點(diǎn)，我們分析比較了幾十種襯板的結構形式及他們磨損失效的原因，設計出無(wú)螺栓球磨機襯板。另外，襯板還有一個(gè)很重要的選擇，那就是工作面的表面形狀。工作面表面形狀和磨球的相互配合決定了磨機內研磨介質(zhì)的活躍度，并決定球磨機研磨能力的發(fā)揮。

　　例如電廠(chǎng)磨煤機和礦山球磨機的波紋襯板有利于研磨介質(zhì)的活躍，但卻沒(méi)有考慮襯板與磨球之間研磨能力；水泥廠(chǎng)傳統的階梯襯板也沒(méi)考慮襯板與磨球之間的研磨能力，也沒(méi)使磨機內研磨介質(zhì)的活躍度調整到較理想的狀態(tài)。

　　襯板表面形狀的選擇目的只有一個(gè)：選擇理想的磨球工作狀態(tài)，追求球磨機的研磨能力。水泥磨中襯板的材質(zhì)應優(yōu)先推薦高合金類(lèi)。例如：Cr12、Cr15、Cr18、Cr20、Cr24等，依據磨機的工況和企業(yè)的經(jīng)濟情況進(jìn)行選擇。使用這些高硬度、高耐磨材質(zhì)的襯板，不僅僅是減少維修、減輕工人勞動(dòng)強度，更重要的是這些高耐磨材質(zhì)襯板能夠較長(cháng)時(shí)間的保持設計狀態(tài)，保持理想工作狀態(tài)，大范圍的提高產(chǎn)量，創(chuàng )造經(jīng)濟效益。特別是近年來(lái)，隨著(zhù)磨前輥壓機的應用，水泥磨中磨球直徑已下降到椎30mm 左右，這給高硬度高合金襯板的應用提供了良好的工況條件。

　　雙介質(zhì)淬火中、高碳鉻鉬合金鋼襯板在水泥磨中也有著(zhù)很好的費效比，使用壽命一般在兩年左右。在椎2.2m的水泥磨中，作為隔倉板的使用壽命也達到了18個(gè)月，比較理想。即使在電廠(chǎng)磨煤機中鄭礦機器也不主張使用高錳鋼襯板。由于煤質(zhì)比較松散，絕大部分電廠(chǎng)磨機中磨球為椎60mm，因此在煤磨中高錳鋼襯板是很難得到較好加工硬化的，無(wú)法發(fā)揮出應有的抗磨性能。電廠(chǎng)磨煤機理想的襯板為中、高碳的鉻鉬合金鋼或Cr18以上的高鉻鑄鐵。

　　礦山中使用的磨機一般為短粗形狀。襯板的厚度也相對比較厚。由于礦山磨機較大，磨球也大，且大部分采用濕法工藝。因此襯板的運行條件十分嚴酷。鄭礦機器建議在可靠性得到保證的前提下，盡量采用一些高硬度材質(zhì)。

　　二、襯板與磨球

　　襯板和磨球毫無(wú)疑問(wèn)是相互配合的關(guān)系，他們和物料共同形成三體磨料磨損。就球磨機而言，襯板對生產(chǎn)的影響比磨球大的多，那么應當是“基板制”。因此在襯板和磨球的選擇之中，*先應決定的是襯板，必須保證襯板的使用壽命在兩個(gè)大修期以上，并且盡可能的不要維修。優(yōu)先選擇那些可靠性好、抗磨程度高的襯板。例如：組合自固高鉻鑄鐵襯板，其電廠(chǎng)煤磨使用壽命可達20年，水泥磨壽命10年，且幾乎不用維修。

　　雙介質(zhì)淬火中合金鋼襯板在電廠(chǎng)煤磨使用壽命8年以上，水泥磨3年左右，鐵礦約10個(gè)月。即使是雙介質(zhì)淬火低鉻合金鋼襯板在電廠(chǎng)煤磨的壽命也能在6年以上，水泥磨在2年左右，在鐵礦磨的使用壽命也在8個(gè)月以上。

　　襯板和磨球的硬度應在HRC50以上，這主要因為磨料中的硬質(zhì)相的硬度為莫氏硬度6~7，估算接近HRC60，理論上研磨介質(zhì)硬度大于或等于磨料硬度的百分之八十才具有理想的抗磨效果。

　　襯板決定后磨球就容易選了，只要襯板的使用壽命保證兩個(gè)大修期，那么應當主張磨球的抗磨性能好的即是優(yōu)先選擇的。假如說(shuō)襯板和磨球都可以10年不換的話(huà)，那當然是很理想的。一個(gè)原則：降低成本、減輕工人勞動(dòng)強度，提高球磨機運轉率。

　　在“基板制”的前提下，允許磨球比襯板硬度高HRC3~5，這是對于應該淘汰的高錳鋼襯板而言的，和流傳的說(shuō)法概念上是不同的。

　　三、選擇磨球對策

　　1.高錳鋼材質(zhì)和傳統的球磨機襯板形式都是不適宜的，襯板的劃時(shí)代設計有*大的優(yōu)越性，解決了斷螺栓、漏粉問(wèn)題，使維修量減少98%以上；襯板能充分發(fā)揮各種高硬度材質(zhì)的淬火硬度，使其發(fā)揮出理想的抗磨性能。

　　2.在干法工藝中，電廠(chǎng)、水泥廠(chǎng)應優(yōu)先選擇雙介質(zhì)淬火中、低鉻合金鋼襯板或高鉻鑄鐵、高鉻鑄鋼襯板，選擇高硬度的高鉻鑄鐵磨球。雙介質(zhì)淬火中、低鉻合金鋼有很好的經(jīng)濟效益；在礦山濕法工藝中，從經(jīng)濟角度考慮，優(yōu)先采用高、中碳合金鋼襯板或Cr10~Cr20系列含碳量較低的鑄鐵襯板和高硬度的低鉻合金磨球。但直徑大于110mm的磨球應考慮用高碳合金鋼鍛球。

　　3.襯板和磨球的匹配應以“基板制”的觀(guān)點(diǎn)，在襯板的使用壽命保證兩個(gè)大修期的前提下，磨球的抗磨性能應選擇好的。襯板的硬度應大于HRC50，鉻鉬合金鑄造磨球的硬度應大于HRC52，鍛造合金鋼磨球硬度應大于HRC55。一般盡可能選擇抗磨性能*的磨球。