浅谈球磨机衬板和磨球的选择

　　一、关于衬板

　　传统的高锰钢不适宜做球磨机衬板，其缺点是：容易发生蠕变和延展、表面相变会引起反弓变形，在球磨机工况中不可能得到理想的加工硬化。前者是漏粉和断螺栓的原因，而后者则表明无法实现想象中的抗磨性能。这里必须说明的是：即使得到部分加工硬化，也不能作为抗磨程度的一种标志，因为这里的加工硬化是一种“破坏”后的硬化，它和衬板的初始硬度是有区别的。

　　上世纪国内外推出大批高硬度衬板、磨球材质，如高铬铸铁、镍硬铸铁、高碳合金钢、马氏体球铁和一些中碳合金钢等，但是由于这些材料的韧性值都比较低，受传统衬板形式的束缚，都没有得到广泛的应用。衬板的断裂已成为高硬度、高抗磨材质应用的大障碍。

　　传统衬板设计的错误已不能适应抗磨材料的发展。它的安装结构主要有两种形式，一种是火电厂广泛采用的“燕尾槽咬合、拧紧楔固定”；另一种是矿山、水泥、化工和大型火电厂广泛采用的每块衬板都用螺栓分别固定在筒体的方式。

　　那么衬板能否直接用螺栓固定呢？本文我们只讨论抗磨件上是否应当设计一个孔？这个孔在铸造和热处理过程中会产生千百个裂纹源，孔是这个工件的危险、薄弱的位置，用衬板中危险、薄弱的位置固定整块衬板，去承受几十吨、一百多吨磨球在长期运转中的巨大作用力，那是不合理的设计。大量实例证明衬板的断裂是衬板失效的主要原因，而断裂的绝大部分是通过螺孔发生的。

　　针对高硬度材质的特点，我们分析比较了几十种衬板的结构形式及他们磨损失效的原因，设计出无螺栓球磨机衬板。另外，衬板还有一个很重要的选择，那就是工作面的表面形状。工作面表面形状和磨球的相互配合决定了磨机内研磨介质的活跃度，并决定球磨机研磨能力的发挥。

　　例如电厂磨煤机和矿山球磨机的波纹衬板有利于研磨介质的活跃，但却没有考虑衬板与磨球之间研磨能力；水泥厂传统的阶梯衬板也没考虑衬板与磨球之间的研磨能力，也没使磨机内研磨介质的活跃度调整到较理想的状态。

　　衬板表面形状的选择目的只有一个：选择理想的磨球工作状态，追求球磨机的研磨能力。水泥磨中衬板的材质应优先推荐高合金类。例如：Cr12、Cr15、Cr18、Cr20、Cr24等，依据磨机的工况和企业的经济情况进行选择。使用这些高硬度、高耐磨材质的衬板，不仅仅是减少维修、减轻工人劳动强度，更重要的是这些高耐磨材质衬板能够较长时间的保持设计状态，保持理想工作状态，大范围的提高产量，创造经济效益。特别是近年来，随着磨前辊压机的应用，水泥磨中磨球直径已下降到椎30mm 左右，这给高硬度高合金衬板的应用提供了良好的工况条件。

　　双介质淬火中、高碳铬钼合金钢衬板在水泥磨中也有着很好的费效比，使用寿命一般在两年左右。在椎2.2m的水泥磨中，作为隔仓板的使用寿命也达到了18个月，比较理想。即使在电厂磨煤机中郑矿机器也不主张使用高锰钢衬板。由于煤质比较松散，绝大部分电厂磨机中磨球为椎60mm，因此在煤磨中高锰钢衬板是很难得到较好加工硬化的，无法发挥出应有的抗磨性能。电厂磨煤机理想的衬板为中、高碳的铬钼合金钢或Cr18以上的高铬铸铁。

　　矿山中使用的磨机一般为短粗形状。衬板的厚度也相对比较厚。由于矿山磨机较大，磨球也大，且大部分采用湿法工艺。因此衬板的运行条件十分严酷。郑矿机器建议在可靠性得到保证的前提下，尽量采用一些高硬度材质。

　　二、衬板与磨球

　　衬板和磨球毫无疑问是相互配合的关系，他们和物料共同形成三体磨料磨损。就球磨机而言，衬板对生产的影响比磨球大的多，那么应当是“基板制”。因此在衬板和磨球的选择之中，*先应决定的是衬板，必须保证衬板的使用寿命在两个大修期以上，并且尽可能的不要维修。优先选择那些可靠性好、抗磨程度高的衬板。例如：组合自固高铬铸铁衬板，其电厂煤磨使用寿命可达20年，水泥磨寿命10年，且几乎不用维修。

　　双介质淬火中合金钢衬板在电厂煤磨使用寿命8年以上，水泥磨3年左右，铁矿约10个月。即使是双介质淬火低铬合金钢衬板在电厂煤磨的寿命也能在6年以上，水泥磨在2年左右，在铁矿磨的使用寿命也在8个月以上。

　　衬板和磨球的硬度应在HRC50以上，这主要因为磨料中的硬质相的硬度为莫氏硬度6~7，估算接近HRC60，理论上研磨介质硬度大于或等于磨料硬度的百分之八十才具有理想的抗磨效果。

　　衬板决定后磨球就容易选了，只要衬板的使用寿命保证两个大修期，那么应当主张磨球的抗磨性能好的即是优先选择的。假如说衬板和磨球都可以10年不换的话，那当然是很理想的。一个原则：降低成本、减轻工人劳动强度，提高球磨机运转率。

　　在“基板制”的前提下，允许磨球比衬板硬度高HRC3~5，这是对于应该淘汰的高锰钢衬板而言的，和流传的说法概念上是不同的。

　　三、选择磨球对策

　　1.高锰钢材质和传统的球磨机衬板形式都是不适宜的，衬板的划时代设计有*大的优越性，解决了断螺栓、漏粉问题，使维修量减少98%以上；衬板能充分发挥各种高硬度材质的淬火硬度，使其发挥出理想的抗磨性能。

　　2.在干法工艺中，电厂、水泥厂应优先选择双介质淬火中、低铬合金钢衬板或高铬铸铁、高铬铸钢衬板，选择高硬度的高铬铸铁磨球。双介质淬火中、低铬合金钢有很好的经济效益；在矿山湿法工艺中，从经济角度考虑，优先采用高、中碳合金钢衬板或Cr10~Cr20系列含碳量较低的铸铁衬板和高硬度的低铬合金磨球。但直径大于110mm的磨球应考虑用高碳合金钢锻球。

　　3.衬板和磨球的匹配应以“基板制”的观点，在衬板的使用寿命保证两个大修期的前提下，磨球的抗磨性能应选择好的。衬板的硬度应大于HRC50，铬钼合金铸造磨球的硬度应大于HRC52，锻造合金钢磨球硬度应大于HRC55。一般尽可能选择抗磨性能*的磨球。