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球磨机衬板的分类及选材原则

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  球磨机是一种被广泛地应用于选矿、建材、化工和电力等工业部门的磨料设备,球磨机衬板是其主要消耗件之一,因此,其使用寿命直接影响球磨机的工作效率。

球磨机衬板
  1,球磨机衬板的分类
 
  01,金属材料衬板
 
  目前我国常用的磨机金属衬板材料主要有以下 4 大类:
 
  (1) 高锰钢及改性高锰钢 高锰钢是由英国人哈特菲尔德发明的,含C 0.9%~1.4% ,Mn 10%~14%,冲击强度ak 为150 J/cm2,经水韧处理后为单一的奥氏体组织,它抗磨是由于受冲击后引起的表面硬化效果所致,初始硬度仅为 HB 179~229,并且它的屈服强度低,容易产生塑性变形,使衬板凸起,严重时会拉断安装螺栓,使拆卸困难。为了提高高锰钢的耐磨性及使用寿命,国内外学者已研制出多种改性高锰钢:① 将 Mn 含量降低为低 Mn、中 Mn 或维持高 Mn 水平,加入变质剂以进行细晶处理;② 加入 Ti、 Nb、V、Mo 及 Cr 等碳化物形成元素以实现第二相强化;③ 加入 W、Cu、 Ni、B 等元素以实现固溶强化;④ 加入稀土元素以净化钢液,改善夹杂物形态及分布以实现综合强化。这类改性钢种很多,在此不一一举例。
 
  (2) 中、高碳合金钢 由于高锰钢用作磨机衬板有它的局限性,因此各种中、高碳钢应运而生。这类钢中均含有一定量的Cr 和 Mo,有的还含有较高的Si 和Mn,经热处理后其组织可为回火马氏体或珠光体及少量碳化物。ak为30~40 J/cm2,HRC 为 50~55,珠光体钢的耐磨性稍差,但它在铸造或使用过程中产生的裂纹倾向性小。它含合金元素少、成本低,与白口铁比韧性好,与高锰钢比,初始硬度高、强度高、生产适应性强。
 
  (3) 高、中铬铸铁 (钢) 此类铸铁 (钢) 是在白口铁中加入 12%~30% 的 Cr 及一定量的Mo 而形成的。ak为6~12 J/cm2,HRC 为 50~60,要在感应炉或电炉中熔炼,经奥氏体化后可以油淬且应尽快回火。其韧性及抗裂纹倾向都比高锰钢及中、高碳合金差,但耐磨性却提高,在实际应用中关键在于使衬板形状小型化,减轻单重,增加壁厚。
 
  (4) 低铬铸铁(钢)含Cr 2% 左右及少量的Mo、Cu等元素,ak 为 4~6 J/cm2,HRC 为 55~60,韧性及耐磨性虽比高铬铸铁差,但它可用冲天炉熔炼,故适用于小型磨机的细仓衬板。
 
  02,橡胶衬板
 
  橡胶衬板具有耐磨损、抗腐蚀、节能、降低噪声和改善磨矿作业状况等经济特点,与锰钢衬板比较,其使用寿命较长,在二、三段磨中可提高 2 倍左右,比重仅为钢的 1/6,降低了工业劳动强度,安装时间减少 7%,降低电耗 10%~15%,磨机生产能力加 10% 左右,介质消耗约降低15%,矿浆产品质量没有什么变化,甚至有所改善。但由于橡胶不耐高温,当温度达 100 ℃ 时,橡胶衬板的磨损量比在 50 ℃ 时磨损量高 5~6 倍;再者,钢球直径过大对橡胶衬板的磨损是有害的,大球径一般不超过 80 mm。这些原因限制了橡胶衬板在我国的广泛应用。
 
  03,高铝陶瓷衬板
 
  陶瓷砖代替天然石材做衬板,具有许多突出的优点,目前可以得到的高铝陶瓷砖衬板含铝大约 92%,其比重为 3.6,约为钢的一半,其洛氏硬度 HRA80-90,它不会被石英那样的磨蚀性矿物粒子刮损或磨掉,且具有良好的耐磨性、耐崩裂性、强度高、韧性好、耐热性和耐化学腐蚀性强,比较适应目前条件下的经济生产和安装条件。在某些场合,这种衬板可经济地替代金属衬板和橡胶衬板。在必须避免磨矿产品受金属和橡胶污染的地方,使用陶瓷衬板往往能解决问题,生产白水泥和钛白涂料,是陶瓷衬板以及陶瓷磨矿介质应用的两大场所。
 
  2,球磨机衬板的选材原则
 
  为给定的磨机选择佳的衬板材料是很难的,因为这涉及到的因素太多,这里只能谈一些一般的原则及必须考虑的因素。
 
  (1) 应根据不同的工况条件选择不同材质的衬板。高锰钢由于不能充分发挥其加工硬化特性,故不宜作磨机衬板材料,特别是不宜作中、小型磨机衬板材料。但是在受强烈冲击的工况条件下,如破碎机衬板,却是不可取代的优良材料。
 
  (2) 应根据磨机规格不同选用不同材质,根据被磨物料不同选用不同材质,根据生产方式不同 (干、湿磨) 选用不同材质,根据不同磨段选用不同材质。
 
  (3) 衬板选材与衬板形状结构有关。国外磨机衬板块小而厚,有利于发挥材料特性,不易开裂。国内的磨机由于型号老,衬板块大而薄。因此,在采用新型耐磨材料时要注意衬板形状结构的配合。
 
  (4) 在必须避免橡胶、铁和铬污染的磨料中,应考虑使用高铝陶瓷砖衬板,同时使用陶瓷球或砾石做磨矿介质。
 
  (5) 在选定衬板时,要注意衬板硬度与与磨球硬度匹配。磨球与衬板的磨损方式是伴随有冲击载荷的三体磨料磨损,有人在动载三体磨料磨损条件下进行试验得出如下结论:① 相同衬板材质,随着磨球材质硬度提高,其耐磨性趋向增高;而相同磨球材质时,并非衬板材质硬度越高,其耐磨性越高。② 高硬度磨球材质与高硬度衬板材质配副时,系统耐磨性佳;而低硬度磨球材质与高硬度衬板材质配副时,其系统耐磨性差。③ 使用高锰钢衬板时,采用高硬度磨球替代低硬度磨球,不会降低高锰钢衬板的耐磨性,反而有提高其耐磨性的趋势。
 
  上述 3 点试验结果表明:衬板与与磨球硬度应趋于一致,据实际经验,认为磨球硬度比衬板硬度高 HRC3 为宜。


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