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∮3.2×3.1M格子型球磨机使用新材质衬板的分析和改进研究
发布时间：2013-06-15 07:55 来源：未知
1、概述
在矿山生产中，各种机械的磨损和损坏，使大量的钢材消耗在磨损中。球磨机，衬板（衬里）的使用、磨损、消耗更为突出。
狮凤山矿木奔选厂现磨矿工艺主要设备．6台（三个系统）的∮3.2×3.1格子型和溢流型湿式球磨机所用衬板（除70．年代在结构上由原设计船舵短波型改为长块型衬板外）一直沿用ZCMn 13（耐磨铸铁合金高锰钢）下简称高锰钢的材质未改变过。
这些年在生产的过程中，这种高锰钢材质的球磨机衬板在使用中随着磨机各种因素，矿石的变化及衬板本身的各种因素变化，实践证明：高锰钢材质的衬板已不适应现在磨机的使用，特别是在我厂的一段磨上使用效果和周期越来越短，给设备运行、操作维护、生产指标、节能降耗等方面带来了一系列不利因素，如我厂的2#、4#、7#磨，94年以前，每套衬板平均使用周期为10-12月，后几年平均仅为7-8个月，衬板使用的周期寿命的缩短，说明衬板磨损大，一旦磨透就不能再继续使用，否则会影响磨机的完好。更换衬板又增加了维修工作量，有的磨机甚至一年更换两套衬板，使衬板的消耗增加，备件成本升高。
这几年木奔选厂针对存在问题，进行了多种研究、分析，力图寻求一种适应我厂磨机的耐用衬板，通过分析研究，从结构上、磨机上、材质上、磨矿介质各种各方面部进行了一些试验工作，摸索出了改进完善的方向。
球磨机的增产节能是广大科学工作者和企业面临和追求的目标，对磨机衬板使用情况，影响衬板使用效果的各种因素进行科学的分析和研究、找出最佳优化点、对策；对磨机和衬板进行一系列的改进工作是提高磨机效率，增产优质、节能增效的有效途径之一，是十分重要和有意义的，富通新能源生产销售雷蒙磨磨粉机、球磨机等磨机机械设备。
2、我厂球磨机现衬板使用：
2.1.球磨机技术工况：以一段磨2#、4#、7#为例：型号为：∮3.2 x 3.1格子型，现转速21.6转，分，处理量69-72t/h，介质钢球直径∮120、∮100、∮80，装球量(一段)30-32吨，产品粒度0.3mm。
从表中对前三套高锰钢村板分别在三套一段磨的使用情况统计数字可以看出，每台磨使用的各套衬板有差异，衬板的消耗成本也会因运行时间、小时产率、处理矿量及衬板本身的耐磨性发生变化，同时还与每套衬板使用周期间所处理的矿石性、人磨粒度及磨矿介质有关系。但从总体看，各套衬板使用周期都不够理想。
2.2现用衬板材质ZCMn13的特性殛存在的问题：
自英国工程师哈特菲尔德(R．A．Hadfieed)1882年发明标准奥氏体高锰钢以来，作为主要的耐磨材料在各领域广泛应用百余年，其化学成份及性能变化不大；它的主要特点是冲击韧性高，初期硬度大( HB179-217)，必须通过不同的工作条件下加工硬化（冷作硬化）诱发A-+M相变而使用特种材料获得高强度、高硬度、抗磨抗损。但是在实际磨机运行中工况不同，各台磨的冲击条件各异，这种材质难以产生“加工硬化”或者是“难以产生耐磨的立方马氏体(a)，只能产生硬度很低的六方马氏体(ε)，甚至根本没有马氏体转变，那么加工硬化性能并未发挥出来。这是影响这种高锰钢的耐磨性和工作寿命变短的主要原因之一。
现用ZGMn13制造磨机衬板，在使用过程中暴露的缺陷，使机械性能越来越差，寿命效果不佳。参阅国内外许多专家、厂家、用户对ZCMn13的使用、材质、制造等各方面进行系统研究分析、并结合各厂家制造、使用中的探索，认为：ZCMn13除了在低应力工况下显示抗磨不足外，还有许多影响因素（详见后面的分析）和一些致命弱点和不足：
(1)衬板加工质量差，未按图纸和工艺要求达到要求，铸造和热处理存在缺陷；
(2)衬板结构的合理性不够，未达到最佳；
(3)磨机与衬板的材质不相匹配，硬度差值大}
(4)生产过程中出现断料、空磨、球量大、提球高空冲击衬板，使衬板产生不正常“加工硬化”；
(5)热处理不稳定、易变形、变裂、卷边、膨胀等；
(6)其它成份不够合理、适应性差；
(7)安装不规范。
3、推广应用新材质衬板的情况
为了提高磨机效率，针对现衬板使用中存在的问题，寻求一种更好的更耐磨的衬板材质来代替现用高锰钢，延长使用周期，降低村板消耗，节约备件成本，减少维修工时，减少因衬板损坏、�；鹗�。我厂97年专门成立了“试用新型材质衬板”项目小组，并确定了项目的负责、实施、责任、按项目计划，分别于：97年—98年订了三套新型材质的衬板进行试用。
几套试用新材质的结果表明
(1)根据我厂球磨机实际运行条件，我厂一段磨适用锰系列多元合金材质的衬板，如超高锰、中锰合金等。
(2)试用的新材质衬板制造质量好，表面光滑公差小，便于安装，运行中紧螺钉次数少。
(3)超高锰钢的衬板使用周期还超过了ZCMn13一般高锰钢，这套衬板基本达到效果，使我们今后对一段磨机衬板选用有了方向。
4、影响衬板使用因素分析
4.1磨机转速与衬板特性的影响
磨机的衬板其断面形状，加工及材料的不同在不同的磨机转速下对钢球提升效果不同，对磨矿的效果也不同，同样对衬板的使用效果就有不同。
选择合理的磨机转速，是确定合理的衬板与钢球的摩擦系数的关键：
根据”戴维斯理论”（钢球在简体内运动理论）．可知，对于最佳的运行状况的磨机而言，必须具备装有选用合理材质，合理形状的料板；选择合理的磨机转速，合理的转速随衬板倾角增大而增大，随衬板与钢球的摩擦系数的增大而减小，当衬板形状磨损太快，而转速又变。就难以达到磨机的最佳工作状态。
4.2衬板材质与结构对使用性能的影响
影响衬板使用因素很多，如工况条件，磨机规格，物料性质，磨矿介质等对衬板使用寿命均有影响，这里对材质等作简要的分析。
4,2,1材质的影响：
现用的高锰钢属耐磨钢，前面简述过，如果这种材质应用时在循环受力下不断地强化“加工硬化”，才能进一步提高硬度和耐磨性。
参考国内外对磨机衬板材质的研究资料，可知材质对料板的使用寿命影响很大，这是因为材质不同内部组织结构不同造成的。
4,2,2加工工艺及热处理的影响
除材质本身的成份外，另一个因素就是加工工艺的质量及热处理的合理性。磨机的衬板在相同材质下要求内部不应有铸造缺陷，表面应光滑，并且要提高铸钢件内部晶体结构、细化组织、减少残余的应力变形和补焊回火等。
为了细化晶粒消除内应力、强化组织、必须改善衬板材质的综合机械性能，必须进行合理严格的热处理。热处理的质量好坏，也会直接影响高锰钢和其它材质的使用效果。
因为衬板的热处理工艺是针对内应力产生的淬火微裂纹及一些隐性缺陷和金相组织结构来影响衬板的使用寿命。专家建议在尽量保证淬透性的情况下应注意淬火介质的冷却速度。同时根据不同材质应研究采用各种新型的热处理方法和技术，如：
A、对现用高锰钢采用“爆破硬化新方法”可使衬板表面硬化后深度达到25 - 40mm，表面硬度达400HB。
B、对多元合金钢，采用渗入稀士等稀有元素，进行“变质处理”和“二次表面热处理”（两段淬火）等。
4.2.3衬板结构的影响
料板的几何形状及提球高度、波形对使用效果亦有很大影响。结构不合理会造成生产率低．影响磨矿指标，造成磨损不均匀，严重碎裂等。
5、改进意见和建议
5.1根据我厂球磨机各种衬板的磨损规律，几何尺寸磨损程度，进一步研究进行等效寿命延长的改进，加强薄弱部，减少磨损少的部份，使衬板的磨损更合理。
5.2根据一段和二段磨矿运行规律的不同，逐步推广各种不同材质在同一磨内的应用，同时研究一段磨采用长块衬板，二段磨采用波形衬板。
5.3在有条件的情况，继续推广应用新型衬板，但是同时应考虑降低“破碎产品粒度”及一段磨机转速，大球径∮120是否能降低等项目可行性工作配合。
5.4从管理上、技术上充分考虑磨机衬板使用寿命的三大因素，即材质的适用性、加工质量、结构合理性。
5.5以创新的思想，在维修现衬板使用的同时，认真注意国内外新型衬板的发展，学习、吸收、消化、借鉴新材料，对于降低消耗，提高经济效益是有益的。
