淺談球磨機襯板和磨球的選擇

　　一、關于襯板

　　傳統(tǒng)的高錳鋼不適宜做球磨機襯板，其缺點是：容易發(fā)生蠕變和延展、表面相變會引起反弓變形，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，而后者則表明無法實現(xiàn)想象中的抗磨性能。這里必須說明的是：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(qū)別的。

　　上世紀國內(nèi)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(tǒng)襯板形式的束縛，都沒有得到廣泛的應用。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(tǒng)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(jié)構主要有兩種形式，一種是火電廠廣泛采用的“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孔？這個孔在鑄造和熱處理過程中會產(chǎn)生千百個裂紋源，孔是這個工件的危險、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、一百多噸磨球在長期運轉(zhuǎn)中的巨大作用力，那是不合理的設計。大量實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螺孔發(fā)生的。

　　針對高硬度材質(zhì)的特點，我們分析比較了幾十種襯板的結(jié)構形式及他們磨損失效的原因，設計出無螺栓球磨機襯板。另外，襯板還有一個很重要的選擇，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(nèi)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，但卻沒有考慮襯板與磨球之間研磨能力；水泥廠傳統(tǒng)的階梯襯板也沒考慮襯板與磨球之間的研磨能力，也沒使磨機內(nèi)研磨介質(zhì)的活躍度調(diào)整到較理想的狀態(tài)。

　　襯板表面形狀的選擇目的只有一個：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。例如：Cr12、Cr15、Cr18、Cr20、Cr24等，依據(jù)磨機的工況和企業(yè)的經(jīng)濟情況進行選擇。使用這些高硬度、高耐磨材質(zhì)的襯板，不僅僅是減少維修、減輕工人勞動強度，更重要的是這些高耐磨材質(zhì)襯板能夠較長時間的保持設計狀態(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，隨著磨前輥壓機的應用，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個月，比較理想。即使在電廠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，無法發(fā)揮出應有的抗磨性能。電廠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

　　襯板和磨球毫無疑問是相互配合的關系，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，其電廠煤磨使用壽命可達20年，水泥磨壽命10年，且?guī)缀醪挥镁S修。

　　雙介質(zhì)淬火中合金鋼襯板在電廠煤磨使用壽命8年以上，水泥磨3年左右，鐵礦約10個月。即使是雙介質(zhì)淬火低鉻合金鋼襯板在電廠煤磨的壽命也能在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。假如說襯板和磨球都可以10年不換的話，那當然是很理想的。一個原則：降低成本、減輕工人勞動強度，提高球磨機運轉(zhuǎn)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，和流傳的說法概念上是不同的。

　　三、選擇磨球?qū)Σ?/strong>

　　1.高錳鋼材質(zhì)和傳統(tǒng)的球磨機襯板形式都是不適宜的，襯板的劃時代設計有*大的優(yōu)越性，解決了斷螺栓、漏粉問題，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、水泥廠應優(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”的觀點，在襯板的使用壽命保證兩個大修期的前提下，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。