大型球磨机衬板材料的研究和应用

【摘要】本文主要从球磨机衬板材料的发展、大型球磨机衬板材料要求、衬板材料的改造及其应用对大型球磨机衬板材料及应用进行探讨。使衬板材料在应用的过程中，更加的规范，性能得到更好的发挥。

【关键词】衬板材料；发展；应用

中图分类号：P618文献标识码： A

一、前言

随着我国经济的发展及工业的进步，对大型球磨机的衬板材料的选择也越来多，选择什么样的材料也是至关重要的。对大型球磨机衬板材料进行研究有着重要的意义。

二、球磨机衬板材料的发展

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，对衬板材料的性能也提出了更高的要求，其中耐磨性的提高是研究的重点。目前球磨机中应用的衬板材料除石衬和中高铝衬之外主要有以下几类。

1、高锰钢

兰州理工大学、甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室的李常锋采用金属型板和镁橄榄石碱性涂料，利用石灰和萤石对熔炼炉进行保护，先用高碳锰铁预脱氧，再加入合金化锰铁和加铝终脱氧的熔炼工艺，并采用常规和直接水韧处理的高锰钢球磨机衬板的生产工艺，有效提高了产品的尺寸精度、表面品质和铸件内在品质，生产出高品质的球磨机衬板铸件。

2、高铬铸铁

用2.2%～2.8%C、13%～16%Cr、0.5%～1.O%Si、0.6%～1.2%Mn、0.5%～1.3%Mo并适当加入Cu、Ti、V等多种微量金属，采用砂型或半金属型的铸造工艺，进行强制风冷淬火，配合适当的低温回火工艺，得到基体组织为马氏体和少量残余奥氏体，碳化物以M7－C3型为主的高铬铸铁合金。用该合金制造的球磨机衬板使用寿命较长。

3、中碳钢

西安建筑科技大学的朱军等人成功开发了一种适合于制造大型球磨机衬板的耐磨新材质，其成分为：C0.4wt%～0.7wt%、Si0.89wt%～1.2wt%、Mn0.8wt%～1.5wt%、Cr1.0wt%～1.5wt%，同时加入微量Ti、Ca、B、Y和Na；衬板材料经油淬和中温回火后，硬度＞55HRC、抗拉强度＞1300MPa、冲击韧性＞25J/cm2、断裂韧性＞40MPa•m1/2。新材质衬板在Φ4.5m的大型球磨机上应用，安全可靠，其使用寿命比高锰钢衬板提高了1倍以上，价格则降低了15%以上。

4、橡胶

橡胶内衬选用的是耐磨橡胶，厚度约为50mm，比石质衬板薄（约1/3～1/4），同时因为橡胶比重较小，故其总重量只有石质衬板的1/6左右，且具有以下优点：同型号球磨机内部有效工作空间增加l0%～20%；球磨机自重小，为石质衬板的50%左右，工作电耗大大降低；工作噪音低；使用寿命长，更换容易。

三、大型球磨机衬板材料要求

球磨机衬板主要是用于耐磨钢制造过程中，这种高锰钢会处于一种低应力，在加工过程中，由于硬化不足，使得耐腐蚀性比较差，从而导致硬化效果不够好。耐磨性能达不到要求，在球磨机运行过程中，容易发生故障。国内外，近些年来，在研制过程中，会产生各种高锰钢、中碳合金钢，这些材料都使得材质衬板等问题发生，因此湿式磨机在使用过程中，会有各种不同的材质衬板，并且会出现很多使用效果不理想的情况。其中最为主要的表现便是寿面比较短暂。

为了能够在冶金矿山恶劣情况下，得到使用，需要研制出一种性能很好，并且使用成本较少的材料，这些材料能够替代高锰钢。所以，要延长衬板的使用寿命，需要不断减少衬板的损耗，成为了人们十分关心的问题。

近些年来，人们也一直在寻找一种金属型与非金属型的衬板，这类衬板具有很高的耐磨性能。在其中，金属型衬板慢慢变成了一种能够普遍使用在矿业中的磨机衬板。它们具有多种分类，这些分类为锰钢、高铬合金铸铁以及硬镍合金铸铁等。虽然到目前为止，它们具有一定的先进性，但是还存在很多其他问题，比如费用比较高、使用周期比较短等。

组织要求合适的材料，是否具有良好的性能，要在组织合理的情况下才能实现，不管针对的是哪种耐磨件，都是如此，如常用的材料，马尔贝氏体、奥氏体，贝氏体，珠光体等。在不同的硬度水平之下，组织的耐磨性会因为硬度大而增大。而奥氏体、贝氏体在耐磨性方面则远远高于珠光体和马氏体。除此以外，不同组织之间的含金量以及含碳量存在很多不同之处，此时耐磨性也发生了比较大的变化。生产过程中，由于马氏体组织的硬度比较高，其耐磨性也相对比较容易获得，因此在使用过程中，应当保证一定硬度。那么从硬度角度来说，贝氏体组织具有比较高的耐磨性，尤其相对于马氏体组织来说。单一奥氏体组织材料，由于高锰钢是主要代表，这种代表虽然具有比较高的硬度，但是如果属于一种高能冲击，这种磨损情况将会使得加工硬度，能够符合比较高的表面硬度。所以如果处于高冲击情况，这种工况将会比较难获得，但仍然不能够使表面，发生加工硬化情况，同时耐磨情况也不容易发生。该理论在工程实践中，也被证实。

四、衬板材料的改造

传统的衬板材料都是采用高锰钢铸造而成的。全国每年消耗的高锰钢衬板达数百万吨。为此，许多耐磨材料的科研和生产单位在提高材料耐磨性方面做了大量工作，出现了一些新型耐磨材料。20 世纪90 年代初，海南司克嘉利用海南岛丰富的橡胶资源推广橡胶衬板，近些年橡胶衬板的推广取得了长足的进展。橡胶衬板有很多优点：耐磨、寿命长、节能、噪音低。近年来，由于磁性材料研究发展很快，磁性衬板取得了较快发展，首先是在铁矿选矿厂开始。磁性衬板的核心是利用衬板本身的磁性在筒体内吸附一层待磨物料中的铁磁性物质（包括磁性物料、钢球碎粒等），以形成一层衬板的保护层，从而防止衬板本体被磨损。同时，磁性衬板在其他行业的矿山也开始得到推广应用，当待磨物料中的铁磁性物质不足以形成护衬保护层时，就需要另外添加铁磁性物质。磁性衬板比锰钢衬板重量轻、寿命长，电耗和噪音均有所降低，而作业率有所提高。

五、大型球磨机衬板材料应用

多点进料、多点取料、循环粉磨节能球磨机工艺设备技术既可以用于整机生产，又适用于对老式磨机或传统粉磨系统的节能环保技术改造，还可应用于现代新型粉磨站的建设。该成果目前正处于推广应用阶段，已有少量产品投放市场，用户反映良好。

从具体的使用效果看有以下几个方面：

1、使开球磨机生产工艺得到了升级，该产品不仅具有圈流磨机工艺的产量和电耗、且工艺布置简单、配套设备少、操作管理方便，更主要的是将开流磨机工艺的产量、电耗、运转率明显提高，生产环境得到明显改善。

2、具有熟料破碎机的功能。该产品不仅具有辊压机的粉磨破碎能力，而且比辊压机节省投资70%。

3、主轴承采用滚动轴承，比滑动轴承（巴氏合金瓦轴承）可节电10%、节省油80%左右、启动快、运行平稳、操作维护简单、运行费用低，只要主轴承不缺油基本没有事故发生。

4、筒体衬板采用双U型衬板，此衬板提升能力大，球与衬板是面接触，因而破碎效率高，消除了阶梯衬板存在研磨死角的弊端。

5、备件消耗低、运转率高、破碎介质采用大钢球磨损小，当钢球被磨损小后可做磨机的级配使用，无浪费、无机械故障，运转率高达98%。

通过用户实际应用和如下对普通磨机节能型技术改造后增产效益对比得出结论，节能型球磨机在生产中作为预粉磨设备，具有很强的实用性，这种新预粉磨设备，必将在工业粉磨系统工艺上开创一个前所未有的发展方向，使工业生产更节能、更环保、更高产，取得更好的经济效益。

六、结束语

经过对球磨机衬板材料及其应用的研究，可以看出增加衬板材料的耐磨性，能带来更好的经济效益。所以，应注重对衬板材料的选择，以保证工业生产能够在保证质量和生产效率的前提下，取得更好的经济效益。

参考文献：

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[2]黄汝清.新型球磨机衬板耐磨钢的研究及生产应用.昆明理工大学.2012年4月，第4期,43-47.

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