球磨机衬板选材分析

导读:、中碳低合金铬锰钢衬板的生产及应用我们生产的多元合金化高铬铸铁衬板在水泥磨粗磨仓上应用寿命均达到了2年以上，一般为3年，最好水平达到了42个月。

球磨机衬板选材分析 我矿现有2台φhttps://www.flowerba.com/×https://www.flowerba.com/格子型球磨机，3台φ×溢流球磨机，年处理原矿16~17万t，从1989年投入生产以来，衬板一直使用（ZGMn13）高锰钢，近年来随着原矿处理量的增加，衬板消耗呈直线上升，2000年衬板消耗达13套之外，平均使用寿命为3个月左右。

1、问题分析 高锰钢材质的主要特点是在较大冲击或接触应力的作用下，其表面层将迅速硬化，并有马氏体及相沿滑移面形成，从而产生高耐磨的表面层，而内层仍保持优良的冲击韧性，但高锰钢不是在任何条件下都是耐磨的，只有当外力冲击或压力作用下，表层迅速硬化，形成硬的耐磨表面层，才能显示出优良的耐磨性，冲击越是严重，耐磨性就越好，才能显示出优良的耐磨性，冲击越是严重，耐磨性就越好。

而我矿磨机筒体直径较小，只有内装有最大钢球只有φ100，这样只能形成低冲击载荷和低应力，当然也就无法具备使其产生加工硬化的充分条件，所以高锰钢材料衬板不太适宜较小直径球磨机使用。

实践也证明了这一点，1999~2000年我矿已使用几个厂家生产的高锰钢衬板，使用寿命均不到3个月，磨矿量也只有2万t左右，对换下的衬板分析发现，主要是衬板表面硬度不够，关键是不耐磨，有的衬板甚至出现卷边，衬板磨穿后，直接磨筒体。

其中2台格子球磨机的筒体磨损相当严重，已存在事故隐患，给生产带来不安全因素。

2、解决方法 2005年5月，选用一种中碳多元素合金钢环型沟槽衬板，这种衬板表面形状是根据球磨机筒体直径、转速、内装钢球大小及自然磨损的形状，而设计成环形沟槽，其好处在于钢球降落在环形沟槽衬板上，不直接与衬板接触而冲击到物料上。

减轻了钢球与衬板之间的相互磨损，其使用寿命自然延长。

从材质方面看，中碳多元合金钢是有种新型的耐磨材料，经热处理后，其硬度为HRC 50以上，冲击韧性ak>20J/cm2，具有足够的冲击韧性和优良的抗磨料磨损性能，并具有一定的抗磨蚀能力。

3、效果 采用这种中碳多元合金钢环形沟槽衬板后，按使用寿命计算，一年可少用4套衬板及配套螺栓，少装4套衬板从而减轻检修劳动强度，综合测算，全年可创经济效益10万元。

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球磨机筒体衬板的工况条件分析

球磨机筒体衬板的工况条件分析 多年来，材料工作者设计了多种耐磨、抗磨材料，但直到今日实际应用在球磨机衬板上的仍以钢铁材料为主。

目前我国用以生产衬板的材料参差不齐，不同行业由于工况条件的不同，对耐磨材料的性能、质量要求有很大不同，但其结构特点和磨损原理存在着较大的相似之处。

所以我们针对水泥行业的特点，认真分析了筒体衬板的工作环境及磨损失效原因，就生产和应用的三种金属材料衬板的应用结果、特点及经济效果进行了分析总结。

1、球磨机筒体衬板工况条件分析 、筒体衬板受力分析 球磨机筒体衬板的主要作用是利用衬板表面及其凸峰带起磨球，对物料进行粉碎和研磨。

衬板的主要失效形式是小能量多次冲击下的磨料磨损。

研磨体群和物料在运动中，大直径的磨球主要分布在外圈，瀑落时大部分砸在物料床底部，有小部分砸在衬板上，由于物料的缓冲作用和物料与研磨体在工作中相互撞击，打乱了研磨体的运行轨迹，使得落击点偏离，高度降低，因此可以减缓研磨体对衬板的一次冲击。

所以说，一般情况下，磨球和物料下落并不直接冲击到筒体的衬板上，而是冲击到磨球和物料层上。

研磨体对衬板冲击造成衬板断裂的主要作用力，是衬板表面与砸到磨体接触点切向的垂直分力，这个力的大小受衬板形状，研磨体运动状态、速度和方向等诸多因素影响，也使之很大程度上削弱了直接作用的强度，使衬板受冲击程度减弱。

、衬板的几何形状和安装状态 为了提高衬板使用寿命，降低材料消耗和生产成本，在符合水泥粉磨工艺要求的条件下，进行合理的结构设计和改进是十分必要的。

国内一些水泥公司引进的大型磨机所使用的衬板块度小、板厚大、无螺栓安装，给衬板应用高硬充材料奠定了良好的基础，尽管它在某种程度上减小了磨机运行过程中的有效空间，使磨机能量损失加大，但使衬板寿命的大幅度提高成为可能。

目前我国的球磨机衬板仍较多延用着高锰钢衬板的设计基础。

从几何结构上看通常是薄而大，并且在螺栓安装孔部位有明显的应力集中。

在采取高型高耐磨性钢铁材料时必须考虑到这一点，注意进行必要的结构改进，才能保证新型耐磨材料稳定应用，发挥其特有的优势。

另外安装质量对高硬度材料的可靠服役同样起着极其重要的作用。

安装时进行良好的衬垫，做到衬板不悬空、不松动，并能得到一定的衬垫缓冲作用，能有效保证衬板的良好耐磨性得到很好的发挥。

2、传统衬板材料存在的主要问题 直至目前国内水泥行业球磨机衬板的材料仍多使用传统的耐磨材料—高锰钢，存在着以下问题： （1）断裂失效：球磨机衬板因受到研磨体和物料的较大冲击，特别是目前水泥磨向着高效节能的大型化发展形势下，衬板的受冲击功作用增大，断裂的危险性增加。

尽管高锰钢韧性很好，但目前供货质量不能很好保证，例如出现含碳量过高，锰碳比不当，水韧处理存在问题时都会发生断裂失效。

（2）凸起变形：高锰钢衬板在工作中受到研磨体和物料的不断冲击产生相变使体积增大，同时还由于冲击来塑性材料的延展，造成衬板厚度尺寸降低，周向尺寸加大的塑性变形，而衬板的周向尺寸受球磨机外形尺寸的限制，没有多少伸缩空间导致衬板凸起，引起坚固螺栓的拉断，甚至造成部分衬板脱落等严重后果。

这种现象在较大型球磨机上时有发生，在小型球磨机上也有发生； （3）磨损失效：磨料磨损是球磨机衬板失效的主要形式之一，即便在大磨一仓工作的衬板承受的应力较大，表面容易产生加工硬化，但这种硬化层很薄，在磨料的反复作用下，被挤压变形隆起的金属及受大块磨料棱角冲击的硬化层容易开裂而剥落。

经研究发现更多条件下的衬板表面实现加工硬化的程度有限，就更加速了研磨体，物料与衬板的干摩擦磨损，并伴随有凿削和犁铧现象发生。

实际应用试验，如使用钢球直径已达到φ127mm的φ×的大型球磨机筒体衬板磨损后的硬度也仅能达到HRC 34，远远低于设备中高锰钢易损件所能达到的硬度，也就是说，在该条件下高锰钢不是一种好的耐磨材料。

经过对衬板工作状况和高锰钢，衬板的失效分析，我们认为针以地水泥球磨机的工作条件，选择具有较好综合机械性能的高硬度、高耐磨性材料，生产该条件下应用的衬板才是安全有效并经济合理的。

3、球磨机衬板材料的选择 、选材条件 水泥生产用的球磨机多为长径比L/D>的管磨机。

磨机有粗磨仓和细磨仓（有些为三仓），粗磨仓主要起破碎作用，细磨仓主要起研磨作用。

粗磨仓的筒体衬板以阶梯衬板和波型衬板为主，一些高型高效节能球磨机的衬板也未脱离它们的基本形式。

细磨仓则以花纹衬板、小波纹衬板、平衬等形式为主。

粗磨仓和细磨仓的作用不同，所装载的研磨体的球径不同，形成的对衬板的冲击也有很大不同。

同等球磨机直径，粗磨仓的研磨体直径大，物料块度也大，对衬板的冲击大，磨损的速度高；细磨仓的情况则好的多。

选择衬板材料时必须根据不同条件确定不同的材质。

、选择衬板材料应考虑的主要问题 （1）相对耐磨性或使用寿命更高； （2）有适当的强韧性，保证衬板在服役过程中的安全可靠是尤为重要的； （3）除了要考虑衬板本身的生产费用外，还要考虑安装费，更换衬板的停机费，劳务费，辅助材料的消耗及生产率等多方面内容。

、材料的选择 我国经济的高速增长增加了耐磨件的消耗进而刺激并拉动耐磨材料产生的发展。

已经产业化的40~50个典型牌号的耐磨钢铁材料生产工艺，力学性能和工业应用效果各有不同，目前已形成了多品种小批量的工艺特点。

我们经过多年耐磨材料的生产及研究工作，如在河北太行水泥股份有限公司，沧州狮子建材有限责任公司和北京太行前景水泥有限公司等十几家较大型水泥公司应用结果证明，在φ≤球磨机的粗磨仓上应用多元合金化的高铬铸铁安全稳定，且具有极好的耐磨性，收到良好的综合经济效果；在φ3~5m球磨机的粗磨仓上应用中碳低合金铬锰钢具有很好的耐磨效果和更好的经济效益。

对于细磨仓一般可选用多种形式的耐磨钢铁材料，同样，应用我们研制并生产的中碳低合金铬锰钢收到很好效果。

4、高耐磨性衬板的应用 、多元合金化的高铬铸铁衬板应用 我们生产的多元合金化高铬铸铁衬板在水泥磨粗磨仓上应用寿命均达到了2年以上，一般为3年，最好水平达到了42个月。

比原来应用的高锰钢衬板平均寿命提高了倍以上，保证了水泥生产的顺利进行，并大大降低了生产的综合成本。

、中碳低合金铬锰钢衬板的生产及应用 我们生产的多元合金化高铬铸铁衬板在水泥磨粗磨仓上应用寿命均达到了2年以上，一般为3年，最好水平达到了42个月。

比原来应用的高锰钢衬板平均寿命提高了倍以上，保证了水泥生产的顺利进行，并大大降低了生产的综合成本。

、中碳低合金铬锰钢衬板的生产及应用 我们生产的隔仓板、出料篦板等衬板先后在河北太行水泥股份有限公司的φ3m×11m、φ×11m的水泥磨上应用，取得了良好的应用效果。

该公司原用高锰钢衬板，使用寿命为半年左右，且经济因衬板变形造成拆卸困难，无法满足正常生产要求。

自开始使用中碳低合金铸钢后平均使用寿命为一年半，最好水平达到两年，寿命提高了两倍以上，大大减少了停机检修次数，降低了生产的综合成本。

在沧州铁狮子建材有限公司的φ×13m水泥磨机上应用的筒体衬板，使用寿命为两年半，比原来应用的高锰钢衬板的一年寿命，提高了倍。

5、结论 （1）水泥用球磨机衬板直接受到较大冲击功作用的机率较小；高锰钢衬板不能很好发挥加工硬化作用，使用寿命较低。

（2）选材时注意不同直径球磨机所承受的冲击功和磨损条件的不同而区别对待。

（3）直径≤φ3m球磨机的粗磨仓上应用多元高铬铸铁安全可靠，寿命提高倍以上。

（4）在φ3~5m球磨机上应用中碳低合金耐磨钢具有很好的应用效果，使用寿命提高倍以上。

相关设备：节能球磨机、塔磨机、陶瓷球磨机。

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球磨机衬板材质的选择

球磨机衬板材质的选择 球磨机新衬板材质试验：新型ZGMn13-2，与生产厂家进行了协商，新衬板进行了耐磨生产试验。

球磨机衬板除了承受研磨体与物料的冲击和磨损之外，还有提升研磨体的作用。

随着物料粉磨技术的快速发展，球磨机趋于大型化，对衬板材料的性能提出了更高的要求，提高其耐磨性重点研究的课题，目前广泛应用的衬板材料主要有高锰钢、合金耐磨钢、高铬铸铁。

ZGMn13-2高锰钢应用广泛，但多限于冲击大、应力高、磨料硬的情况下而且其屈服强度低、易于变形。

低、中合金耐磨钢、高铬铸铁。

ZGMn13-2高锰钢应用广泛，但多限于冲击大、应力高、磨料硬的情况下而且其屈服强度低、易于变形。

低、中合金耐磨钢是以硅、锰为基础，加入铬、钼、镍以及其它微量元素而发展起来的，具有较好的强韧性，低，中冲击载荷下的耐磨性优于高锰钢，但存在淬透性和淬硬性低的不足，耐磨性较差。

高铬铸铁组织中含有超过20%的高硬度共晶碳化物，具有优异的耐磨性，但有合金元素含量高、生产成本高及高温热处理易变形和开裂的不足，普通白口铸铁和低合金白口铸铁碳化物硬度低，碳化物呈连续状分布，脆性大，使用中易剥落甚至开裂。

厂家用线切割机在衬板本体上切取试样，检测衬板的强度、韧性和硬度。

冲击韧性试验在摆锤式冲击试验机上进行。

有预制裂纹的试样在MTS New810试验机测断裂韧性。

新衬板材料具有良好的强韧性和高硬度，是一种性能优良的耐磨材质。

工业性生产对比试验历时4320小时，称重测算磨损率，新衬板磨损率/t，而原衬板磨损率/t，磨损率降低了。

新球磨机衬板用量比较，新衬板成本更低、运费少、总价格低。

衬板材质的优化对于降低成本、减少消耗，提高经济效益是必然途径。

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