水泥機(jī)械如何選擇耐磨材料以及降低生產(chǎn)成本

【摘 要】在水泥的生產(chǎn)過程中需應(yīng)用大量的耐磨材料，近幾年其應(yīng)用范圍已突破傳統(tǒng)的鑄造耐磨材料，非鑄造類的耐磨材料得到更廣泛的應(yīng)用。根據(jù)不完全統(tǒng)計，百萬噸。我國生產(chǎn)水泥過程中每年水泥工業(yè)消耗鋼材就多達(dá)幾百萬噸。其中水泥機(jī)械磨損消耗鋼材就站到了九成以上。因此合理選擇耐磨材料，對于減少磨損、降低剛才小號、節(jié)約能源促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，具有非常重要的意義。同時也是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。

【關(guān)鍵詞】水泥機(jī)械；機(jī)械磨損；材料

1.鑄造耐磨材料

用于磨機(jī)襯板、隔倉板、篦板，破碎機(jī)錘頭、板錘、反擊板、顎板，立磨輥、盤等易損件的耐磨材料仍為鑄造類的耐磨材料。

第一代耐磨材料——高錳鋼。優(yōu)點(diǎn)：韌性極好，在強(qiáng)沖擊條件下產(chǎn)生加工硬化。缺點(diǎn)：易塑性變形，不耐磨。目前，高錳鋼、合金高錳鋼及超高錳鋼僅限用于大型破碎機(jī)錘頭、板錘、反擊板、篦板、顎式破碎機(jī)顎板及圓錐破內(nèi)外錐等易損件。

第二代耐磨材料——鎳硬鑄鐵。優(yōu)點(diǎn)：硬度高，耐磨性好。缺點(diǎn)：脆性較大，應(yīng)用范圍小。目前，僅有部分立磨輥采用鎳硬鑄鐵，其它應(yīng)用很少。

第三代耐磨材料——高鉻鑄鐵和各類合金鋼。高鉻鑄鐵優(yōu)點(diǎn)：硬度高，耐磨性好，韌性比鎳硬鑄鐵大幅度提高。缺點(diǎn)：在高沖擊條件下，韌性仍嫌不足。合金鋼優(yōu)點(diǎn)：可通過調(diào)整含碳量、加入不同含量的合金元素及相應(yīng)的熱處理工藝，獲得寬范圍的硬度與韌性相匹配的綜合機(jī)械性能，應(yīng)用范圍更廣。

2.典型易損件耐磨材料的選擇

2.1錘式破碎機(jī)錘頭

（1）磨損機(jī)理：當(dāng)物料與高速旋轉(zhuǎn)的錘頭撞擊時，物料尖角壓入錘面，形成撞擊坑，其沖擊力全部轉(zhuǎn)為對錘面的壓應(yīng)力，此時錘頭屬于沖擊鑿削磨損。當(dāng)物料以一定角度撞擊錘頭或錘頭與篦板相互搓磨時，沖擊力分解為平行錘面的切向應(yīng)力，對錘頭表面進(jìn)行切削，形成一道道切削溝槽，則為切削沖刷磨損。

（2）影響錘頭使用壽命的因素錘頭的磨損情況與諸多因素有關(guān)，如：物料性質(zhì)（入機(jī)粒度、種類、硬度、水分、溫度等）、錘頭線速度、篦板篦縫的大小等，會有相當(dāng)大的差異。合理選材十分重要。

（3）錘頭材料的選擇大型破碎機(jī)、進(jìn)料粒度>400mm、單重 50-125 kg以上的大錘頭，因?yàn)槭軟_擊力大，應(yīng)該使用安全為前提，主要選擇高韌性的超高錳合金鋼，也可選用合金化高錳鋼。中小型破碎機(jī)、入料粒度<200mm、單重50kg以下的錘頭，受沖擊力相對較小，普通高錳鋼加工硬化能力不能充分發(fā)揮，因而不耐磨，應(yīng)該選擇含碳量為上限的合金高錳鋼或中低碳合金鋼。小型破碎機(jī)、入料粒度<50mm、單重15kg以下的錘頭，受沖擊力更小，不適宜選用高錳鋼，可選擇中碳中合金鋼，更適宜選用復(fù)合鑄造錘頭。錘頭頂部采用高鉻鑄鐵，錘柄用35#鋼或低合金鋼，兩種材料分別發(fā)揮各自的特點(diǎn)。入料粒度<100mm 的細(xì)碎機(jī)錘頭，受沖擊力適中，應(yīng)選用高韌性超高鉻鑄鐵，硬度>HRC60，沖擊韌性>ak8J/cm2，使用壽命可比高錳鋼提高3～5倍。破碎旋窯熟料或高硬度礦物的細(xì)碎機(jī)，高韌性超高鉻鑄鐵的硬度不能無限度提高，應(yīng)選擇硬質(zhì)合金與超高鉻鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼組合的“三合一”組合錘頭。鈷基硬質(zhì)合金的硬度高達(dá)HRC70以上，抵抗高硬度物料的磨損效果最好，使整體錘頭的使用壽命大幅度提高。例如：產(chǎn)量100t/h的PCX100型細(xì)碎機(jī)中一付組合錘頭可破碎熟料15萬噸。5.2單段錘破大錘頭用于破碎500～1500mm大塊石料的單段錘式破碎機(jī)，錘頭單重80-220kg。因承受的沖擊力太大，錘頭材質(zhì)有如下5種選擇。就作者的經(jīng)驗(yàn)，因石灰石的性質(zhì)差異太大，目前尚不能確認(rèn)哪種方案最好，只能通過對比使用后合理選擇。

1）合金高錳鋼：在ZGMn13中加入Cr、Mo等合金。

2）超高錳鋼：含Mn16%以上，并加入Cr、Mo等合金。

3）表面堆焊：高錳鋼錘頭工作面堆焊TM55（Mn系）、ZD3（Cr系）等，表面堆焊層硬度HRC56-62。

4）雙金屬鑄造：Magotteaux公司頭部高鉻鑄鐵+柄部鉻鉬合金鋼（頭部：3.4%C，16%Cr，HRC≥61。柄部：0.2%C，1.9%Cr）。

5）合金高錳鋼頭部鑲鑄硬質(zhì)合金塊。

2.2立磨輥

（1）中小型磨輥：高鉻鑄鐵整體鑄造，HRC62-64。鎳硬鑄鐵Ⅳ整體鑄造，HRC58-64。

（2）大型磨輥：上述兩種材質(zhì)分塊鑄造。

（3）表面堆焊：碳鋼堆焊新輥和舊輥修復(fù)。

（4）雙金屬復(fù)合磨輥——DUOCAST（塑性鑄鐵+高鉻鑄鐵鑲嵌塊）。Magotteaux公司在塑性鑄鐵（HB320）上，以機(jī)械方式鑲嵌燕尾槽的高鉻鑄鐵塊（FMU18，Cr≥16%，HRC ≥64）。其優(yōu)點(diǎn)：①同樣材質(zhì)的高鉻鑄鐵鑲嵌塊比整體鑄造的磨輥硬度高，耐磨性更好。②塑性鑄鐵對立磨運(yùn)行中產(chǎn)生的各種應(yīng)力的擴(kuò)散有非常好的阻礙作用。即使金屬異物使鑲嵌塊產(chǎn)生裂紋，也難以向內(nèi)部擴(kuò)展。設(shè)備運(yùn)行更可靠。③耐磨壽命比NihardⅣ提高50%以上。④鑲嵌塊之間的塑性鑄鐵磨損快，形成小凹槽，增加了對物料的咬合力，可提高粉磨效率。

3.降低水泥生產(chǎn)成本及保證措施

眾所周知，提高水泥中的混合材摻量，可大幅度降低水泥的成本，根據(jù)目前本公司實(shí)際情況，為了降低水泥生產(chǎn)成本，特制定保證措施如下：

3.1提高熟料強(qiáng)度，增加水泥混合材摻量

采取優(yōu)化生料配料方案，穩(wěn)定生料成分，加強(qiáng)窯的煅燒等措施，提高熟料強(qiáng)度，從而達(dá)到提高水泥中混合材摻量的目的。

3.2改善水泥顆粒分布，提高水泥混合材摻量

優(yōu)化磨機(jī)球鍛級配，改善出磨水泥的顆粒分布，以達(dá)到提高水泥強(qiáng)度或增加混合材摻量的目的。

3.3降低出磨水泥細(xì)度，提高水泥強(qiáng)度，提高水泥混合材摻量

目前本廠出磨水泥細(xì)度控制偏粗（三個品種），依據(jù)各強(qiáng)度的檢測數(shù)據(jù)，水泥細(xì)度可降低0.5～1.0%，從而提高水泥強(qiáng)度，提高水泥混合材摻量。

3.4建議添加外加劑，提高水泥混合材摻量

水泥中混合材摻量高，水泥后期強(qiáng)度不低，主要是早期強(qiáng)度下降，從而限制了混合材摻量的提高，采用早強(qiáng)劑，提高了水泥的早期強(qiáng)度，即可提高水泥的混合材摻量。

3.5建議增加助磨劑，提高粉磨效果，以達(dá)到提高水泥強(qiáng)度或增加混合材摻量的目的。

3.6加強(qiáng)化驗(yàn)室生產(chǎn)質(zhì)量控制，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)質(zhì)量情況，及時調(diào)整配料方案。

3.7加強(qiáng)化驗(yàn)室人員的操作技能，具體措施如下：

（1）定期對操作人員進(jìn)行崗位培訓(xùn)學(xué)習(xí)。

（2）嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，與省質(zhì)檢部門進(jìn)行對比試驗(yàn)。

（3）制定抽查對比制度，加強(qiáng)對各崗位人員的抽查對比工作。

（4）不定期舉辦對操作人員的崗位技能比武，獎勵并表彰優(yōu)秀員工。

（5）多統(tǒng)計、多總結(jié)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，從中找出規(guī)律。根據(jù)本地實(shí)際情況，及時調(diào)整水泥質(zhì)量控制指標(biāo)，優(yōu)化水泥配料方案，多做小磨實(shí)驗(yàn)，積極需找代用材料，優(yōu)化水泥性能，降低生產(chǎn)成本。

4.結(jié)束語

我國的耐磨鋼鐵件（耐磨材料）產(chǎn)業(yè)近20年來飛速發(fā)展，有目共睹，成績斐然，相關(guān)的行業(yè)組織已就技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展組織召開了10屆全國耐磨材料大會，總結(jié)了許多成功的經(jīng)驗(yàn)。但在整個行業(yè)即將再上一個臺階的歷史轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，我們的企業(yè)須有清醒的認(rèn)識，在管理上真正實(shí)施IS09000，并足夠重視產(chǎn)品和技術(shù)開發(fā)以及引進(jìn)技術(shù)的消化吸收，加強(qiáng)員工隊(duì)伍的培訓(xùn)，提高生產(chǎn)和檢測裝備儀器的水平，我們相信不久的將來我國將由耐磨材料大國成為耐磨材料強(qiáng)國。

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