球磨機襯板和磨球的選擇（上）

 　　一、關(guān)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、表面相變會引起的反弓變形，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根本原因，而后者則表明無法實現(xiàn)想象中的抗磨性能。這里必須說明的一點是：即使得到部分加工硬化，也不能作為抗磨程度的一種標(biāo)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。

　　硬就意味著耐磨，這是不容置辯的。上世紀(jì)70~80年代，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，有的琢k值僅有5J 左右，受傳統(tǒng)襯板形式的束縛，都沒有得到廣泛的應(yīng)用。襯板的斷裂已成為高硬度、高抗磨材質(zhì)應(yīng)用的最大障礙。

　　傳統(tǒng)襯板設(shè)計的根本錯誤已不能適應(yīng)抗磨材料的發(fā)展。它的安裝結(jié)構(gòu)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。

　　燕尾槽的配合是否理想，我們且不談。擰緊楔高于襯板會首先被磨損，擰緊楔全部功能來自一個“吊螺栓”。吊螺栓是最不穩(wěn)定的一種緊固方式，由最不穩(wěn)定的吊螺栓和首先被磨損的擰緊楔去穩(wěn)定磨機的所有襯板，這毫無疑問是個錯誤設(shè)計。

　　那么襯板直接用螺栓固定呢？我們不談磨機制造過程中打上一千個孔是否合理、是否麻煩，也不談一千顆螺栓制造了一千個泄漏點，工人擰一千個大螺栓是否辛苦；只討論抗磨件上是否應(yīng)當(dāng)設(shè)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，孔是這個工件的最危險最薄弱的位置，用襯板中最危險最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，那是極不合理的設(shè)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(gòu)形式及他們磨損失效的原因，設(shè)計出“組合自固無螺栓球磨機襯板”——陳氏襯板！

　　組合的含義有兩個方面：一是指襯板結(jié)構(gòu)形式；二是指襯板安裝的整體形式。自固的意義同樣有兩方面：一是襯板本身自我強化；二是安裝后的自我緊固。

　　在組合襯板的設(shè)計中，襯板分別由板體和鉚板兩個或三個獨立部分組成。板體的功用為抗磨，材質(zhì)為高硬度合金；鉚板為韌性合金，功用為穩(wěn)定板體并向板體施加預(yù)應(yīng)力。

　　組合自固襯板利用磨機本身幾何形狀,采用力學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行雙金屬組合,利用球磨機生產(chǎn)運行中磨球的作用,進(jìn)行預(yù)應(yīng)力自固,實現(xiàn)襯板的整體強化，從而保證高硬度、低韌性材質(zhì)襯板的穩(wěn)定性和可靠性。組合襯板的材質(zhì)適應(yīng)高鉻鑄鐵，鎳硬鑄鐵，高、中碳合金鋼，中、低鉻鑄鐵，馬氏體球體等一切高硬度材質(zhì)。

　　目前組合襯板已在國內(nèi)20多個省市得到廣泛應(yīng)用，其中河北、湖北、江蘇、廣東、上海等省市的大多數(shù)電廠已全部采用組合襯板。組合襯板的最大優(yōu)勢是：能充分發(fā)揮所采用材質(zhì)的最大淬火硬度———最大抗磨性能，且維修量幾乎為零。最有效地利用了地球上的有限資源，應(yīng)稱為“綠色襯板”。

　　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，并決定球磨機最大研磨能力的發(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最大研磨能力;水泥廠傳統(tǒng)的階梯襯板也沒考慮襯板與磨球之間的最大研磨能力，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)。

　　筆者認(rèn)為電廠、水泥廠的襯板其表面形狀應(yīng)該是組合形式的。因為自入料端到出料端的物料細(xì)度的變化是非常大的。因此，從入料端到出料端研磨介質(zhì)的運動方式也應(yīng)隨之改變，運動方式的改變是通過磨機襯板的表面形狀而決定的。所以，電廠磨煤機和水泥筒式磨襯板的表面形狀的選擇應(yīng)該是組合形式的。入料端應(yīng)該是粉碎與研磨的結(jié)合，出料端相對突出研磨。

　　電廠、水泥廠球磨機襯板的材質(zhì)，應(yīng)選擇那些含碳量較高的鉻鉬合金鋼或高鉻鑄鐵之類的材質(zhì)。這里要注意的一個問題是“工況適用”的概念，并不是合金化越高越好！

　　自1987年以來，筆者通過對數(shù)百臺水泥磨機的改造均獲得產(chǎn)量5%以上的提高，最高達(dá)到20%左右，而噪音降低了3~5分貝。提高5%產(chǎn)量的效益是驚人的，因為它的成本幾乎只是原材料。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)，追求球磨機的最大研磨能力。

　　水泥磨中襯板的材質(zhì)應(yīng)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(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(shè)計狀態(tài)，保持最佳工作狀態(tài)，最大范圍的提高產(chǎn)量，創(chuàng)造最大經(jīng)濟效益。特別是近年來，隨著磨前輥壓機的應(yīng)用，水泥磨中最大磨球直徑已下降到椎30mm 左右，這給高硬度高合金襯板的應(yīng)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(dá)到了18個月，比較理想。

　　即使在電廠磨煤機中筆者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最大磨球為椎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(yīng)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。如32/36、43/63等等。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(yán)酷。筆者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)。例如含0.4%~0.9%碳的鉻鉬合金鋼或含10%~18%鉻的鑄鐵材質(zhì)，其硬度都在HRC50以上。
　　礦山中大型的磨機、自磨機或半自磨機，從穩(wěn)定可靠的角度出發(fā)大多數(shù)選用穩(wěn)定奧氏體高錳鋼襯板。 （未完待續(xù)）