水泥工業(yè)用管磨機(jī)襯板材質(zhì)的優(yōu)化選擇

　　近些年來，我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展迅猛，粉磨設(shè)備的大型化對(duì)水泥管磨機(jī)所選用的襯板材料提出了更新更高的技術(shù)要求。在水泥生產(chǎn)過程中，每年要消耗金屬材料約370萬噸，其中管磨機(jī)襯板的消耗量約占11%。因此，研究水泥管磨機(jī)襯板磨損失效機(jī)理，制定抗磨對(duì)策，合理選擇襯板材質(zhì)，減少磨損耗材，提高機(jī)械設(shè)備和零件的使用壽命，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　1.粗磨倉(cāng)襯板磨損機(jī)理及耐磨材料的選擇
　　粗磨倉(cāng)入磨物料粒度為15~25mm，研磨體平均球徑75mm左右，最大球徑90mm。磨機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，球和物料以較大的沖擊力鑿削襯板，球在下落滑動(dòng)或滾動(dòng)中擠壓物料，物料尖角切削襯板，因此，粗磨倉(cāng)襯板的磨損失效機(jī)理是以高應(yīng)力沖擊鑿削磨料磨損為主，以擠壓切削磨損為輔。

　　粗磨倉(cāng)襯板受高應(yīng)力沖擊鑿削，要求材料有足夠韌性；受切削磨損，要求材料具有高硬度。根據(jù)磨損原理，材料硬度（Hm）應(yīng)為物料硬度（Ha）的0.8~1.2倍，即Hm /Ha =0.8~1.2。水泥熟料硬度為H V 500~550,相當(dāng)于HRC49~54，所以襯板材料硬度應(yīng)在HRC 50以上才耐磨。由于受高應(yīng)力沖擊鑿削，沖擊韌性ak≥20J/cm²才能不開裂，滿足安全使用要求。因此，粗磨倉(cāng)襯板應(yīng)選擇中碳中鉻合金鋼及其他類似合金鋼材料，如油淬中合金鋼（ZG42Cr2MnSi2MoRE），硬度為HRC 48~55，沖擊韌性ak≥20J /cm²，使用壽命可達(dá)3~4年。至于單螺孔襯板及溝槽階梯襯板可參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇高鉻白口鑄鐵，使用壽命可達(dá)5年以上。采用擠壓聯(lián)合粉磨工藝的椎4m 以上大型磨機(jī)，一倉(cāng)的主要作用由破碎變?yōu)檠心ィr板廣泛采用溝槽階梯形狀,襯板材質(zhì)應(yīng)選擇高韌性高鉻白口鑄鐵，如BTMCr26等牌號(hào)，硬度HRC58~62，沖擊韌性ak8~12J/cm²，使用壽命可達(dá)8~10年。

　　2.細(xì)磨倉(cāng)襯板磨損機(jī)理及耐磨材料的選擇
　　通過隔倉(cāng)板進(jìn)入到細(xì)磨倉(cāng)的物料已變細(xì)，尖角變鈍，細(xì)磨倉(cāng)里的球或段直徑僅為15~60mm ，沖擊力小，對(duì)物料的作用力方式以研磨為主，最外層研磨體與襯板之間產(chǎn)生切向滑動(dòng)。在此工況條件下，細(xì)磨倉(cāng)襯板為磨料磨損和塑性變形以及在較高粉磨溫度下的低應(yīng)力劃傷磨損等多種失效機(jī)制的疊加效應(yīng)。因此，細(xì)磨倉(cāng)襯板的磨損失效機(jī)理是以研磨體應(yīng)力切削磨損為主。

　　細(xì)磨倉(cāng)襯板材質(zhì)可以選擇高宏觀硬度、低沖擊韌性的耐磨材料，如高碳合金鋼，高、中、低鉻白口鑄鐵，抗磨球墨鑄鐵等材料，硬度HRC＞50，沖擊韌性ak4~6J/cm²均可安全使用。

　　磨機(jī)襯板不宜選擇高錳鋼。對(duì)粗磨倉(cāng)而言，由于高錳鋼的屈服強(qiáng)度低，易產(chǎn)生塑性變形，尺寸長(zhǎng)的襯板會(huì)發(fā)生凸起變形，磨球的沖擊也不能充分產(chǎn)生加工硬化，因此不耐磨。對(duì)細(xì)磨倉(cāng)而言，由于磨機(jī)襯板承受的沖擊力更小，高錳鋼的耐磨性更不能夠得到發(fā)揮。

　　3.磨頭端襯板、隔倉(cāng)板、出料篦板耐磨材料的選擇
　　（1）磨頭端襯板磨損機(jī)理及耐磨材料的選擇
　　磨頭端襯板在粗磨倉(cāng)進(jìn)料端，物料粒度大，研磨體平均球徑大，受磨球和物料的側(cè)沖擊力大，磨損失效的機(jī)理是以高應(yīng)力沖擊鑿削磨損為主、切削沖刷為輔。因此，磨頭端襯板應(yīng)選擇韌性高耐沖擊、硬度高抗切削的材料。以前采用高錳鋼，由于所受沖擊不足以使其充分產(chǎn)生加工硬化，硬度僅能達(dá)到HB350左右，受物料切削沖刷磨損嚴(yán)重，使用壽命低。如果選擇中碳中鉻合金鋼襯板，硬度HRC46~50，沖擊韌性ak≥20J /cm²，使用壽命15000小時(shí)以上，可比高錳鋼提高1倍。此外，也可選用油淬中合金鋼材質(zhì)（ZG42Cr2MnSi2MoRE），硬度HRC≥50，沖擊韌性ak60~130J/cm²，使用壽命12000小時(shí)左右。

　　Ф3m以上大型磨機(jī)磨頭端襯板在徑向上分2~4塊，單塊尺寸較小,可選擇高鉻鑄鋼、高鉻鑄鐵類耐磨材料，使用壽命40000小時(shí)左右，是高錳鋼的3~4倍。

　　對(duì)磨頭端襯板的磨損失效分析發(fā)現(xiàn)，磨頭端襯板不同部位磨損情況不同。外圈端襯板由于磨球和物料降落時(shí)相對(duì)滑動(dòng)產(chǎn)生切削，該部位受沖擊較小，為切削磨損。內(nèi)、中圈端襯板受磨球和物料側(cè)沖擊力大，是以高應(yīng)力沖擊鑿削磨損為主。對(duì)于分塊制造的磨頭端襯板，內(nèi)、中圈端襯板宜選擇韌性高的材料，如中碳中鉻合金鋼，油淬中合金鋼，AM-B低合金鋼等。外圈端襯板宜選擇硬度高的材料，如高鉻白口鑄鐵，以滿足不同的磨損需要。

　?。?）隔倉(cāng)板磨損機(jī)理及耐磨材料的選擇
　　粗磨倉(cāng)粉磨達(dá)到一定粒度的物料是通過隔倉(cāng)板篦縫到細(xì)磨倉(cāng)的。物料對(duì)隔倉(cāng)板篦縫進(jìn)行擠壓沖刷磨損，研磨體和物料對(duì)隔倉(cāng)板進(jìn)行側(cè)沖擊鑿削磨損，并且隔倉(cāng)板為懸臂梁式安裝，受力情況惡劣。因此要求材料韌性要好，沖擊韌性ak≥25J/cm²，硬度HRC45~50。

　　高錳鋼韌性好，但硬度低、不耐磨，且易產(chǎn)生塑性變形，堵塞篦縫，影響生產(chǎn)效率。因此，隔倉(cāng)板應(yīng)選擇中碳中鉻合金鋼及類似的中、低碳合金鋼材料。椎3m以上大型管磨機(jī)隔倉(cāng)板是分塊制作的，可選擇高鉻鑄鋼、高韌性高鉻鑄鐵類耐磨材料，使用壽命可比高錳鋼提高3~4倍。而椎4.6m 中卸烘干磨隔倉(cāng)板則應(yīng)選用耐熱鋼材料，如GX30Gr7SiMo，該材料可使用于750℃以下工況條件。

　　（3）出料篦板磨損機(jī)理及耐磨材料的選擇
　　出料篦板在磨機(jī)的出口，主要受小球或鋼段的擠壓切削磨損。因此，選擇材料以硬度為主，可選擇各類高、中碳合金鋼、高韌性抗磨球墨鑄鐵等。硬度HRC50~55，沖擊韌性ak8~10J/cm²，即可滿足使用要求。

　　正確合理地選擇管磨機(jī)襯板材質(zhì)，對(duì)水泥行業(yè)節(jié)能降耗、安全生產(chǎn)具有積極的推動(dòng)作用。在選擇和使用襯板時(shí)，不但要考慮耐磨材料的綜合機(jī)械性能，還要考慮襯板服役的工況條件。建議水泥企業(yè)在采購(gòu)過程中認(rèn)清產(chǎn)品牌號(hào)、熟知材料性能，選擇具有先進(jìn)技術(shù)和工藝裝備的優(yōu)勢(shì)襯板制造商，選用具有高性能、良好性價(jià)比的優(yōu)質(zhì)襯板材料。