球磨機(jī)襯板的設(shè)計要點(diǎn)

王賓武++張立秋

[摘 要]通過對球磨機(jī)襯板功能、襯板的磨損原理介紹。闡述球磨機(jī)襯板的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計及安裝等技術(shù)要點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]球磨機(jī)；襯板；新材料；結(jié)構(gòu)設(shè)計：安裝要求

中圖分類號：TQ051.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）06-0026-01

球磨機(jī)廣泛應(yīng)用于冶金、選礦等領(lǐng)域。球磨機(jī)的襯板是主要易損件，按2003年的水泥產(chǎn)量推算，實(shí)際消耗量近10萬噸。由此可見襯板的性能、壽命成為了用戶最為關(guān)心的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)之一，襯板的結(jié)構(gòu)形式及材料的選擇等是產(chǎn)品設(shè)計的要點(diǎn)。

1 球磨機(jī)襯板工作條件分析

1.1襯板的磨損分析

球磨機(jī)襯板的主要作用為保護(hù)磨機(jī)筒體，并利用襯板表面的特殊結(jié)構(gòu)，將鋼球提升到一定的高度，賦予其一定的動能，形成“拋落式”運(yùn)動軌跡，對物料進(jìn)行研磨和粉碎，所以襯板的主要失效形式為小能量多次沖擊下造成的磨料磨損。在工作狀態(tài)，大直徑的鋼球分布在靠近筒體側(cè)，泄落過程中大部分砸在物料的床底部，只有小部分砸在襯板上，由于物料的緩沖作用以及物料與鋼球在運(yùn)動中的相互撞擊改變了鋼球的運(yùn)行軌跡，造成泄落點(diǎn)偏離，下降高度降低，因而減緩了鋼球?qū)σr板的一次沖擊，提高了沖擊率。

球磨機(jī)的有效直徑大于沖擊點(diǎn)直徑，通過分析可以確定筒體內(nèi)鋼球撞擊到襯板前需經(jīng)多次撞擊折落，所以襯板所受到的沖擊遠(yuǎn)小于（襯板的厚度按有效直徑的計）垂直下落物體所產(chǎn)生的沖擊能。國外的研究認(rèn)為：襯板磨損率與鋼球的沖擊能大小成正比，而鋼球的沖擊能又與筒體的直徑成正比，因此襯板的磨損率與筒體直徑成正比：

通過以上分析及大量的生產(chǎn)實(shí)踐表明：襯板的磨損率與生產(chǎn)工藝設(shè)置、襯板結(jié)構(gòu)形式、鋼球的充填率、磨機(jī)操作方式等許多因素有關(guān)。

1.2 襯板的分類和安裝

球磨機(jī)的襯板種類各異，按連接方式可分為鑲嵌式襯板、螺栓連接襯板；按安裝位置可分為筒體襯板、端襯板、人孔襯板；按表面形狀可分為階梯形襯板、球形襯板、平襯板、溝槽襯板、波浪形襯板等。

筒體襯板多以凸棱形的外表面結(jié)構(gòu)形式為主，該結(jié)構(gòu)形式提升能力較高，并且對同一層球體的提升高度均勻，從而達(dá)到襯板表面的磨損較均勻。不論是完全光滑的或是刻有花紋的工作表面，平襯板對鋼球的提升作用，基本都是依靠鋼球與鋼球之間的靜摩擦力。濕式磨機(jī)的靜摩擦系數(shù)為，干式磨機(jī)為，由于靜摩擦系數(shù)比實(shí)際的需要小很多，從而出現(xiàn)相對滑動現(xiàn)象，致使提升高度降低。

安裝質(zhì)量對高硬度襯板的可靠性同樣起著極其重要的作用。通常襯板與筒體的固定方式有兩種：螺栓聯(lián)接和無螺栓聯(lián)接（鑲嵌式）。無螺栓聯(lián)接大多用于干式磨機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是：減少筒體的鉆孔數(shù)量，有利于保護(hù)筒體強(qiáng)度。缺點(diǎn)是：襯板鑄造尺寸要求比較嚴(yán)格。螺栓聯(lián)接的應(yīng)用較廣泛，優(yōu)點(diǎn)是：牢固可靠、抗沖擊、耐振動，缺點(diǎn)是：筒體鉆孔數(shù)量較多，從而削弱了筒體的強(qiáng)度。其設(shè)計原則是：以保證強(qiáng)度為前提，盡可能的減少把合螺栓數(shù)量。

2 襯板的常用材料及主要失效形式的分析

2.1 襯板的常用材料

（1）高錳鋼：高錳鋼（）的化學(xué)成分中的含量為，原始表面硬度，在磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，受到鋼球及物料的沖擊后產(chǎn)生硬化作用，表面硬度可增加到以上。對于大型磨機(jī)，高錳鋼襯板常常由于受到劇烈的沖擊而產(chǎn)生變形，造成襯板本身及筒體受到損傷，因而高錳鋼襯板易在中、小型磨機(jī)中使用。

（2）低鉻合金鑄鋼：該材質(zhì)襯板對沖擊的敏感度低，襯板不會因受到?jīng)_擊而變形，可有效地保護(hù)筒體，適合用于大型磨機(jī)。

（3）高鉻合金鑄鋼：應(yīng)用廣泛，尤其適用于高鉻鑄球?yàn)檠心ソ橘|(zhì)的磨機(jī)。

（4）高鉻合金鑄鐵：具備相當(dāng)于白口鑄鐵的較高原始硬度，又有一定的韌性，沖擊力較低時具有較高的耐磨性，并且具有較高的性價比。

（5）橡膠襯板：近年橡膠襯板的應(yīng)用較多，其適用于粉磨特殊物料的磨機(jī)。

2.2 新材料的應(yīng)用

目前，隨著金屬材料領(lǐng)域的不斷發(fā)展，應(yīng)經(jīng)出現(xiàn)了幾種新材料襯板并且應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中，比如：典鋼鐵奧克隆德有限公司生產(chǎn)的HARDOX400系列耐磨性鋼板，不但具有高耐磨性，而且該材質(zhì)可進(jìn)行機(jī)械加工及焊接作業(yè)。雙金復(fù)層耐磨鋼板采用明弧自保護(hù)全自動堆焊工藝，在普通鋼板或不銹鋼板表面堆焊復(fù)合一層具有高硬度、高耐磨性的高合金耐磨層，該耐磨鋼板具有雙金屬性能，即工作層的高耐磨性和基體層的高塑韌性。

2.3 襯板失效形式及分析

斷裂失效：襯板因受到鋼球和物料的較大沖擊，特別是目前磨機(jī)大型化的發(fā)展形勢下，沖擊作用又被增大。

凸起變形： 在工作中襯板受到鋼球和物料不斷的沖擊產(chǎn)生相變，使體積增大，同時還有由于材料的延展產(chǎn)生的塑性變形，而襯板的周邊尺寸受磨機(jī)外形尺寸的限制，沒有伸縮空間使襯板凸起，可造成把合螺栓斷裂，襯板脫落等現(xiàn)象。

磨損失效：磨損時磨機(jī)襯板失效的主要形式，即使襯板材料具備沖擊硬化效果，但硬化層還是很薄，在鋼球和物料的反復(fù)作用下，被擠壓變形隆起的金屬及受大塊磨料的反復(fù)沖擊，硬化層很容易開裂或脫落。

3.結(jié)語

（1）球磨機(jī)襯板直接受到較大沖擊的幾率很小，使用具有一定強(qiáng)韌性的高硬度、高耐磨性的材料是安全可靠的。

（2）選材時要考慮不同直徑磨機(jī)所承受的沖擊和磨損條件不同分別考慮。

（3）高錳鋼襯板在中、小型球磨機(jī)的襯板應(yīng)用中，能很好的發(fā)揮沖擊硬化作用。

（4）大型磨機(jī)的襯板選用鉻合金鑄鋼較安全可靠，且性價比較高。

參考文獻(xiàn)

[1] 周恩浦. 粉碎機(jī)械的理論與應(yīng)用. 中南大學(xué)出版社， 2004年.P231-319

作者簡介：王賓武（1969-），男，籍貫遼寧省沈陽市，助理工程師，目前擔(dān)任中國有色（沈陽）冶金機(jī)械有限公司 冶礦事業(yè)部經(jīng)理職務(wù)，主要從事生產(chǎn)、技術(shù)、質(zhì)量管理工作。