球磨机磨球对衬板的影响结论

导读:在上个世纪末，Mclvor和Vemreulne等人提出了阶梯型衬板的提升条高度和面角对最外层磨球的运动状态有着很重要的影响：随后又在理论上就梯形衬板提升条结构对最外层磨球的影响做了很详细的研究，并提出了自己的一套衬板提升条的设计理论。

球磨机磨球对衬板的影响结论 球磨机应用广泛，对节约能源、提高企业经济效益有重要意义。

我们开元机械在查阅大量相关文献和技术资料的基础上，以提高磨矿效率节约资源为前提，主要以筒式球磨机为研究对象，分析了球磨机磨球的运动规律以及磨球运动对衬板的表面结构和寿命的影响，并得出衬板如何设计才能使磨球达到最佳运动状态使球磨机有最好的磨矿效率。

得出如下结论： 1、对磨球运动学规律进行了探讨，得出了磨球做抛落运动时脱离点和落回点的轨迹议程、落回角与脱离角之间的关系，以及各个可以计算磨球对衬板的冲击速度、冲击功、冲击角度的算式。

通过理论推导，各层磨球自转速度是不同的且回转半径越大自转速度越大，在同一层或回转半径接近时，位置不同磨球的自转速度也不同，位置越高自转速度越小。

2、根据磨球的运动与衬板结构之间相互关系，提出了怎样合理设计衬板的依据。

对衬板所受两个不同的形式的磨损进行了分析，建立了一个预测衬板近似寿命的数学模型，结果表明衬板的磨损量主要跟球磨机半径转速相关，但球磨机选定后半径和转速就确定，衬板的磨损量取决于磨球与衬板的相对滑动量，衬板的表面结构以及磨球的填充率。

如在磨球的上升区，在一定的转速和填充率下，衬板的磨损量主要取决于磨球和衬板滑动量，衬板表面结构较平滑的话滑动量就越大。

而在破碎区相对滑动量较小，衬板的磨损主要受冲击能量的影响，这为衬板结构的设计提供了理论依据。

3、针对球磨机衬板所受的冲击磨料磨损，使用ANSYS/LS-DYNA进行了仿真分析，获取了冲击过程中各项力学参数随时间变化的过程，其仿真结果也证实了冲击磨料磨损过程的特点。

从材料的力学性能方面来分析，在冲击磨料磨损过程中，衬板极易在局部区域发生塑性变形且衬板材料晶粒越不均匀越容易导致塑性变形并降低衬板的耐磨性。

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球磨机衬板结构的研究现状

球磨机衬板结构的研究现状 球磨机衬板的作用主要是保护筒体不被磨损，故衬板的结构一般都比较简单。

球磨机的衬板种类很多，就安装部位可分为：端（磨头）衬板、筒体衬板、磨门衬板；联接方式可分：螺栓孔衬板、无螺栓孔（镶嵌式）衬板；按其功能可分：螺栓孔衬板、无螺栓孔（镶嵌式）衬板；按其功能可分：普通衬板、分级衬板等；也可以按上述的衬板材质分类。

目前一般按表面形状分，有平滑和非平滑两类衬板，非平滑形衬板是根据经验对平滑形衬板进行设计改进的。

其中非平滑衬板主要有：波形衬板、平凸形衬板、阶梯形衬板、长条形衬板和沟槽衬板等。

由于球磨机磨球的运动状态决定了磨矿效率高低，故国内外对磨球的运动状态研究的比较多，而对衬板结构对磨球运动状态的影响，这方面研究的比较少。

在上个世纪末，Mclvor和Vemreulne等人提出了阶梯型衬板的提升条高度和面角对最外层磨球的运动状态有着很重要的影响：随后https://www.flowerba.com/又在理论上就梯形衬板提升条结构对最外层磨球的影响做了很详细的研究，并提出了自己的一套衬板提升条的设计理论。

使用离散元素分析法DEM（Disceret Element Method）对提升条的各个参数，磨球运动状态以及冲击能量做了非常详细的研究，并使用三维DEM对球磨机内磨球的运动状态进行了三维动态分析，这为提升条的设计理论依据又做了进一步的研究。

随着DEM在工程领域的应用，现已广泛用于磨矿的介质运动建模，而且二维DEM和三维DEM在介质运动中已经普遍推广，并建立了一些相关的数学模型和计算机分析软件。

目前梯形衬板的设计原理已经研究的相当成熟，梯形衬板在国外主要应用在金属矿山的大型自磨机和半自磨机上。

而在国内金属矿山上使用的主要是波形衬板，但波形衬板还没有理论设计依据，而且国内的波形衬板完全是靠经验方法设计的。

由于设计没有科学依据，故这种波形衬板在使用时并未发挥到最佳状态。

现在广泛应用的一类衬板是沟槽衬板，它是奥地利Voest-AIPine公司向全世界推广的节能衬板，沟槽衬板是按照面心立方密排结构的原子密排原理来设计衬板的结构参数，目前在各国的磨矿生产行业都显示出了良好的节能效果，在国内已广泛使用在水泥球磨机上。

但是沟槽衬板设计并没有考虑到磨球运动最佳状态，只考虑了磨球的密排性。

国此该设计方案也不是最佳的，在生产实践中衬板的设计应该以磨球的运动状态达到最佳为依据。

但是沟槽衬板的设计并不是定型、通用万能的，其结构形式应根据球磨机的工艺条件做相应的设计才能取得理想的效果。

还有在粉磨比表面积要求高的物料时，它更能显示其优越性。

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影响球磨机衬板失效的因素

影响球磨机衬板失效的因素 影响球磨机失效的因素有很多，下面仅分析几点主要因素： 第一，衬板与磨球的匹配：球磨机衬板与磨球都是球磨机的易损件。

球磨机工作时衬板受到磨球和物料的抛落冲击而磨损，还受到磨球的滑动磨损，磨球则受到衬板反作用的磨损、物料的磨损和磨球之间的磨损，它们之间相互作用又相互影响。

在实践中，我们发现材料的硬度与耐磨性有关，耐磨性随着硬度的提高而提高，磨球和衬板是一对摩擦副，一方的硬度提高会导致另一方磨损 加快。

因此，正确选择衬板与磨球的配合，可以使磨球耐磨同时又对衬板的磨损最少，这样会减少衬板及磨球的磨损量，也节约了生产成本。

按经验，磨球硬度比衬板高2-4HRC为宜。

研究表明，高硬度磨球材质与高硬度衬板材质配副时，其系统耐磨性最佳；而低硬茺磨球材质与低硬度衬板材质配副时，其系统耐磨性最差。

第二，衬板材质或质量不符合要求：若衬板材质选用高锰钢，热处理后硬度通常偏低，在HRC15-18左右，又由于高锰钢衬板在运行中的加工硬化不足，表面硬度不高，易发生塑变，所以不是理想的衬板材料。

因此，根据物料的物理性能、结构，以及它们在研磨过程中对材料的磨损特点，来选择不同性能的材料，使其物尽其用。

特别是高锰钢的屈服强度较低，加上运行中温度的影响（包括环境温度及摩擦过程使衬板升温）使之进一步下降。

因此在运行中受磨球、物料的撞击、研磨下极易发生塑性变形。

在生产质量过程主要控制几个方面：采用符合技术要求的原材料；铁合金直接从生产厂家采购，使用前要进行化学分析；微合金变质处理技术中，科学使用提高淬透民生元素B，并对使用的微合金（包括脱氧剂等）使用前要进行烘烤；钢水要充分洁净防止二次氧化；正确制定及认真执行热处理工艺，最终达到挖掘材料性能潜力的目的。

第三，设计及安装的不合理：为了提高衬板使用寿命，降低材料的消耗。

在符合粉磨工艺要求的条件下，进行合理的结构设计是十分重要的。

如固定球磨机衬板的螺栓孔为方形，就会造成该处应力集中，易发生断裂。

调整衬板尺寸，控制衬板间隙在8mm左右；衬板的安装质量对球磨机的安全运行至关重要，应首先将固定楔对称把紧后，将衬板依次放入，最后用拧紧楔把牢；还有由于时间等各方面的原因，会使拧紧楔与筒体间隙太大与衬板吻合不好，造成衬板不平整，筒壁变形，衬板与筒壁不吻合，容易造成衬板断裂。

因此要我们减少这些不利因素，合理选定磨球与衬板之间硬度的匹配；合理选择磨球的大小；对新更换衬板的球磨机，按照其特性，先使用硬度稍低的磨球运行1~2个月，等衬板的硬度和韧性有一定的提高后，再使用硬度稍高点的磨球，这样可以提高衬板的使用寿命；针对不同部位应该选择不同材质的衬板，以充分发挥材料性能；还有在衬板安装调试后，应对固定衬板的螺栓再复紧，以保证固定螺栓具有一定的预紧力，以防运行中螺栓松动。

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