提高球磨機(jī)襯板使用壽命的研究與應(yīng)用

邵云川

攀鋼發(fā)電廠 四川攀枝花市

一、前言

DTM320/580型球磨機(jī)是攀鋼發(fā)電廠生產(chǎn)中主要粉碎研磨設(shè)備，襯板則是球磨機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)中的最主要工作部件。隨著煤炭采購(gòu)困難，煤質(zhì)大幅下降，對(duì)襯板質(zhì)量要求越來越高。雙燕尾夾槽式磨煤機(jī)襯板(材料為Mn13)，使用周期1年，維修量和更換量都相當(dāng)大，直接影響生產(chǎn)效率，已不能滿足發(fā)電廠的生產(chǎn)需要。因此，研究新型抗磨材質(zhì)的襯板，創(chuàng)造球磨機(jī)最佳工作狀態(tài)，是提高產(chǎn)量、降低消耗、爭(zhēng)取良好經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。

二、影響球磨機(jī)襯板磨喪失效的幾大因素

（1）介質(zhì)的影響?；鹆Πl(fā)電廠的燃料煤是球磨機(jī)的主要輾磨介質(zhì),國(guó)內(nèi)各地的原煤的可磨系數(shù)一般在0.8～2.0之間，可發(fā)電廠使用煤中摻進(jìn)了一定量的煤矸石及砂子，可磨性差，必定造成襯板過早失效。

（2）工況運(yùn)行的影響。發(fā)現(xiàn)處理缺陷不及時(shí)，短時(shí)間導(dǎo)致磨煤機(jī)內(nèi)煤量不足，部分鋼球直接磨擦和撞擊筒體襯板，形成兩體磨損。

（3）襯板材料的影響。ZGMn13高錳鋼襯板硬度15～18HRC偏低，相對(duì)鋼球硬度廣泛在37～39HRC之間，襯板與鋼球的匹配硬度差異太大，襯板磨損加劇。易發(fā)生塑變起鼓、磨損或磨穿。

（4）設(shè)計(jì)制作和安裝質(zhì)量的影響：襯板的作用大致兩個(gè)，一個(gè)是維護(hù)筒體，其次是在特定的轉(zhuǎn)速將鋼球晉升到請(qǐng)求的高度，使鋼球呈瀑布狀著落，達(dá)到理想的輾磨后果。目前攀鋼發(fā)電廠其襯板在筒體上的安裝情勢(shì)是采用壓條緊固筒體襯板周向方向，襯板與襯板選擇燕尾結(jié)構(gòu)咬合，壓條、固定楔、擰緊楔采取螺栓與筒壁緊固。安裝時(shí)襯板與筒壁之間不吻合和自身的鑄造缺點(diǎn)，襯瓦制作尺寸偏差大，造成安裝要求高，維護(hù)量大。

三、提高球磨機(jī)襯板使用壽命的辦法

（1）劣質(zhì)的原煤不但使球磨機(jī)襯板磨損嚴(yán)重，而且對(duì)全部煤粉燃運(yùn)系統(tǒng)都有不同的影響。嚴(yán)厲節(jié)制進(jìn)廠煤質(zhì)，下降煤中含灰量和矸石含量，把持供給商的滲砂、石的現(xiàn)象，是提高原煤的可磨系數(shù)的有效道路。

（2）三體磨損轉(zhuǎn)化為兩體磨損是加劇襯板磨損和磨球磨損的主要因素，輸煤系統(tǒng)帶病工作，造成磨煤機(jī)內(nèi)斷續(xù)供煤、空倉(cāng)運(yùn)行所至。必須杜絕此運(yùn)行方式，避免鋼球?qū)σr瓦直接沖擊。低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，及時(shí)調(diào)劑磨煤機(jī)的進(jìn)煤量，依據(jù)負(fù)荷情形，將制粉出力集中在1臺(tái)或幾臺(tái)磨煤機(jī)，而停用部分磨煤機(jī)，確保磨煤機(jī)在較高負(fù)荷區(qū)的運(yùn)行。

（3）公道選擇襯板，磨球材料的匹配等，重要體現(xiàn)在兩大指標(biāo)，即沖擊韌性ak值和硬度HRC值，這兩個(gè)指標(biāo)在玄色金屬中廣泛的是互為倒數(shù)關(guān)系，ak值大，HRC值小，材料不耐磨，反之，耐磨而輕易決裂。

控制磨煤機(jī)襯板的質(zhì)量，控制指標(biāo)主要是控制其HRC硬度值和沖擊韌性值。磨煤機(jī)襯板質(zhì)量控制指標(biāo)見表1。

通過對(duì)幾種磨煤機(jī)襯板進(jìn)行比較，江蘇靖江市晨光冶金電力有限公司生產(chǎn)的二代自固型無螺栓襯板（材料為ZG60Cr6Ni2Mo2MnSiN Re），各項(xiàng)指標(biāo)能滿足要求，球磨機(jī)襯板材料化學(xué)成分見表2。

表1 質(zhì)量具體控制指標(biāo)

表2 化學(xué)成分一覽表

機(jī)械性能：沖擊韌性 ak≥25～45J/cm2，硬度 45～55HRC（端襯板 38～45HRC）。

鋼球的硬度控制在37～39HRC之間，鋼球直徑控制在60mm。

ZG60Cr6Ni2Mo2MnSiNRe型高鉻鑄鐵襯板，具有精良的力學(xué)性能和耐磨性，其應(yīng)用壽命比高錳鋼襯板進(jìn)步 1～2倍，且具有磨損均勻，不變形的特色。

（4）襯板結(jié)構(gòu)和襯板安裝工藝，是球磨機(jī)正常運(yùn)行的主要因素。組合自固式襯板給各使用廠家?guī)砹藰O大的方便。

襯板的安裝結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)型襯板采用螺栓緊固模式。襯板資料選擇，按工況條件可到達(dá)幻想的抗磨匹配。襯板的形貌按最佳的力學(xué)性能設(shè)計(jì)。壽命比ZGMn13進(jìn)步兩倍以上。

運(yùn)行噪聲可下降2～5dB。 球磨機(jī)襯板的維修工時(shí)減少90%以上。 筒體螺栓在運(yùn)行中不受力，故無螺栓斷裂和漏粉事故，且安裝簡(jiǎn)便，運(yùn)行安全、穩(wěn)固、可靠。

四、高鉻合金襯板在發(fā)電廠的實(shí)際應(yīng)用及效果

（1）2009年在攀鋼發(fā)電廠3-1#、3-2#球磨機(jī)上開始使用，2010～2011 年在攀鋼發(fā)電廠 1-1#、1-2#、2-1#、2-2#球磨機(jī)上使用，至此攀鋼發(fā)電廠6臺(tái)球磨機(jī)全部改造完成，ZG60Cr6Ni2Mo2 MnSiNRe型高鉻鑄鐵襯板它的初始硬度在46～48HRC左右，通過一段時(shí)光工況運(yùn)行，表層硬度可達(dá)到46～52HRC，這個(gè)硬度能與任何材料的高硬度磨球匹配使用。沖擊值ak≥40J/cm2，能忍受筒體直徑5m以內(nèi)，鋼球直徑80mm以下的沖擊載荷，且在運(yùn)行中螺栓不受力，僅在安裝和拆卸時(shí)起安全保障作用。

（2）制定襯瓦安裝標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)檢修人員應(yīng)該按標(biāo)準(zhǔn)操作。如圖1的安裝示意圖。

圖1 襯瓦安裝示意圖

（3）球磨機(jī)無螺栓襯板安裝說明及注意事項(xiàng)。無螺栓襯板的固定是由襯板的內(nèi)外弦差決定，所裝鍥鐵的作用僅是安裝的方便及每圈襯板的定位。故而盡量不使用石棉墊襯底，其優(yōu)點(diǎn)還能增加筒體有效容積、節(jié)約成本等。

工具準(zhǔn)備：大、小錘各1把，長(zhǎng)撬棒兩根，撐桿（兩頭絲杠）2～3支，磨光機(jī)、電焊機(jī)、割槍、扳手、加力桿。筒體內(nèi)部整理干凈，檢查鍥鐵孔有無毛刺，入孔處螺栓是否頂出桶壁。首先按常規(guī)安裝筒體兩端襯板。筒體襯板安裝從一端開始，首先將一塊鍥鐵固定，再依次對(duì)稱安裝邊襯板、主襯板。

襯板裝至180°以上各1件時(shí)，在兩襯板最小角度的凹槽處架上撐桿，邊調(diào)整襯板位置，邊頂緊撐桿、調(diào)襯板時(shí)用大錘夯實(shí)襯板，以襯板間沒有余地為準(zhǔn)，撐桿頂住，越緊越好。

筒體轉(zhuǎn)動(dòng)180°后，先對(duì)稱安裝邊襯板、主襯板，調(diào)整好后從邊側(cè)打進(jìn)鍥鐵，擰緊螺母，每圈依此類推，當(dāng)安裝到最后一圈時(shí)，楔鐵的安裝應(yīng)從上往下打進(jìn)。若因調(diào)整襯板的位置，在襯板間所加的備用鋼板墊片須牢固焊在襯板上。

當(dāng)每圈襯板在安裝第一塊楔鐵時(shí)，可擰緊螺母，兩側(cè)面的螺母不可擰緊，否則影響襯板的調(diào)整。鋼板墊片的安裝，以側(cè)面楔鐵眼對(duì)準(zhǔn)筒體眼為準(zhǔn)。鋼板墊片的安裝，做到一靠筒壁、二不能多片疊加。全部安裝結(jié)束后，檢查螺母是否擰緊，按順序擰緊所以螺母，根據(jù)試車情況，停機(jī)檢查2-3次，保證每個(gè)螺母完全擰緊。

（4）調(diào)整后的ZG60Cr6Ni2Mo2MnSiNRe型高鉻鑄鐵襯板應(yīng)用效果。2009年5月在2-1#、2-2#球磨機(jī)上使用，并嚴(yán)格按球磨機(jī)襯瓦的安裝標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，到2012年5月使用3年后進(jìn)行檢查，襯瓦無龜裂、局部破損現(xiàn)象，磨損減薄40%，預(yù)計(jì)使用周期5年。選擇組合自固式襯板，使用壽命可提高到3～5年。而且筒體在運(yùn)行使用過程中不需維護(hù)。

6臺(tái)球磨機(jī)有各種型號(hào)襯板4248件，備件價(jià)值總計(jì)344.352萬元，由于使用周期只有1年，實(shí)際每年消耗備件費(fèi)用344.352萬元。經(jīng)改進(jìn)調(diào)整后的自固型無螺栓襯板總計(jì)488.304萬元，使用周期4年，實(shí)際每年消耗備件費(fèi)用122.076萬元。

使用ZG60Cr6Ni2Mo2MnSiRe型自固型無螺栓襯板，每年可以節(jié)省備件費(fèi)用222.276萬元。改后由于設(shè)備故障大大降低，煤粉泄漏故障基本消除，一方面能大大改善運(yùn)行環(huán)境，為發(fā)電車間制粉系統(tǒng)正常生產(chǎn)提供有力保證，同時(shí)大大減少了沖地用水中含粉量，減少了污水處理系統(tǒng)壓力，更極大降低維修人員工作量，維修成本降低。

五、結(jié)論

（1）保證煤的質(zhì)量，杜絕空倉(cāng)運(yùn)行，及時(shí)消除設(shè)備運(yùn)行中的故障缺陷，可以提高襯瓦使用壽命。

（2）ZG60Cr6Ni2Mo2MnSiRe材料具有良好的抗沖擊、抗變形、抗磨損等特征，其使用壽命比高錳鋼廣泛提高3～5倍，使用安全可靠并顯示出良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（3）組合自固式襯板，轉(zhuǎn)變了螺栓緊固的方法,根治了球磨機(jī)在運(yùn)行過程中因螺栓、襯板掉落而發(fā)生的漏粉故障,有利于超抗磨材料的選用，襯板的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)略，且安裝簡(jiǎn)便，運(yùn)行安全穩(wěn)固可靠，可以滿足攀鋼發(fā)電廠生產(chǎn)需要。