水泥工業(yè)球磨機襯板技術(shù)質(zhì)量的優(yōu)化與節(jié)能選擇

　　水泥工業(yè)球磨機內(nèi)主要使用兩大類耐磨件產(chǎn)品，即磨球和襯板。我國因磨損消耗的金屬材料超過200萬噸以上，其中磨球耗材所占比例約55﹪，襯板耗材所占比例約11﹪。由此可見，磨球和襯板在耐磨材料中的份量。

　　近幾年來，伴隨著水泥工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)創(chuàng)新，水泥粉磨工藝裝備技術(shù)水平得到空前提高，帶動和促進了耐磨材料行業(yè)的繁榮與發(fā)展，在磨球的生產(chǎn)和應(yīng)用上表現(xiàn)尤為突出。過去，低鉻磨球占據(jù)市場主要份額；目前，高鉻磨球則以其低耗損、高耐磨性被廣大水泥企業(yè)所認(rèn)知，高鉻磨球?qū)崿F(xiàn)了量的突破與質(zhì)的飛躍，市場份額明顯飆升，縮短了與國外先進水平的差距；今后，高鉻磨球勢將統(tǒng)御市場，領(lǐng)軍行業(yè)。而在耐磨襯板的生產(chǎn)與應(yīng)用中，與磨球市場的火熱相比，耐磨襯板卻是冰火兩重天，一些高品質(zhì)﹑高性能化產(chǎn)品如高鉻合金襯板并未得到全面的推廣和應(yīng)用。

　　筆者曾于2003年10月21日、2006年10月17日、2008年10月16日分別在中國建材報第一﹑第二版上發(fā)表了“高合金襯板的‘春天’”,“高合金耐磨襯板在特大型球磨機上成功實現(xiàn)國產(chǎn)化”,“高鉻合金鑄鐵襯板在水泥工業(yè)中的應(yīng)用與展望”三篇文章，吁請大力推廣和應(yīng)用高鉻合金襯板（超長效使用壽命6~12年，節(jié)能降耗增效顯著，趕超國際襯板先進技術(shù)水平）。但時至今日，高鉻合金襯板或優(yōu)質(zhì)化產(chǎn)品的應(yīng)用所占份額并沒有完全得到拓展。而中、低合金鋼類襯板則充斥市場，且品種多、材質(zhì)雜，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不一，林林總總，魚龍混雜，良莠不齊。

　　由于合金鋼類材料的多樣化，給生產(chǎn)者和使用者帶來了諸多困難，大有眼花繚亂之勢。更有甚者，由于市場的不規(guī)范性和信息不對稱性，無序競爭，低端競爭（低品位，低技術(shù)含量，低價格，以劣充優(yōu))依然存在，以低價混高價、以次充好等不良行為彌漫市場，稍有不慎就會上當(dāng)受騙，給使用者帶來不必要的損失。高錳鋼類襯板作為一種傳統(tǒng)的普通耐磨材料，在冶金礦山球磨機上具有一定優(yōu)勢，但在制備水泥球磨機襯板時由于加工硬化能力不足而易早期失效，這早已是業(yè)界的共識。但在我們市場調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，仍有大部分水泥企業(yè)特別是中小企業(yè)繼續(xù)使用，在四川、云南、貴州等邊遠(yuǎn)省份的區(qū)域市場中應(yīng)用較多。凡此種種，反映了耐磨襯板市場的不規(guī)范性。

　　隨著我國經(jīng)濟平穩(wěn)較快發(fā)展和經(jīng)濟社會環(huán)境的持續(xù)改善，建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會，水泥工業(yè)的發(fā)展所面臨的“節(jié)能減排”任務(wù)愈加緊迫。因此，適時地大力推廣和合理選擇使用水泥工業(yè)高效節(jié)能襯板，擴大高性能化襯板的應(yīng)用范圍，是節(jié)能降耗的有效途徑之一。合理選擇與應(yīng)用的關(guān)鍵在于正確分析易磨部件的使用環(huán)境、工況條件和磨損機理，耐磨材料的技術(shù)性能和以往的使用經(jīng)驗，兼顧技術(shù)先進、生產(chǎn)可靠、經(jīng)濟合理的原則，達(dá)到節(jié)能減排、降耗的目的。襯板性能的優(yōu)劣，不僅影響金屬材料和能源的消耗，更重要的是影響設(shè)備運轉(zhuǎn)率，影響水泥產(chǎn)量和生產(chǎn)成本。

　　要迅速徹底地轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的只講價格不講品質(zhì)，只求數(shù)量不講質(zhì)量，只講眼前不顧長遠(yuǎn)利益的采購觀念，去粗取精，去偽存真，選擇優(yōu)勢企業(yè)，使用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，實現(xiàn)科學(xué)的性價比采購，在材料多樣化的市場條件下，對于水泥工業(yè)“節(jié)能減排”來說，是新形勢下必須做出的一種戰(zhàn)略抉擇。根據(jù)現(xiàn)有耐磨襯板市場使用情況，依據(jù)相關(guān)前沿技術(shù)市場資源，現(xiàn)予推薦兩種優(yōu)質(zhì)耐磨襯板材料，懇望大家拋磚引玉，互動互信共鳴，營造放心消費環(huán)境，創(chuàng)新創(chuàng)優(yōu)產(chǎn)品，完善粉磨系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能技術(shù)，提高水泥行業(yè)節(jié)能能力，不斷滿足我國水泥工業(yè)球磨機襯板的巨大市場需求。

　　一、高性能化襯板之高鉻合金鑄鐵（鋼）襯板
　　1.高鉻合金鑄鐵襯板的特性與標(biāo)準(zhǔn)
　　高鉻合金鑄鐵一般是指含鉻量在12%~30%，含碳量在2.4%~3.6%范圍內(nèi)的合金白口鐵。它的顯著特點是M7C3型共晶碳化物顯微硬度HV1300~1800，呈斷網(wǎng)狀、孤立狀彌散分布于馬氏體(金屬基體中最硬的組織)基體上，減少了對基體的割裂作用。因此，高鉻合金襯板具有高強度、強韌性和高耐磨性，其性能代表了目前金屬耐磨材料的最高水準(zhǔn)。國外已大量應(yīng)用于水泥大型球磨機上，一般使用壽命(一倉)在6~8年，二、三倉在12年以上，表現(xiàn)了良好的耐磨性。上世紀(jì)70年代中后期，我國材料科學(xué)工作者開始研究并推廣應(yīng)用高鉻鑄鐵襯板，形成了一系列工藝技術(shù)理論及其技術(shù)規(guī)范，并于1998年制定了國家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC∕T691-1998《高鉻鑄鐵襯板技術(shù)條件》，2007年又對此標(biāo)準(zhǔn)進行修訂和完善。

　　在實際應(yīng)用中，對沖擊載荷較大的工況一般采用低碳高鉻鑄鐵(鋼)襯板；對沖擊載荷較小的工況采用高碳的高鉻鑄鐵襯板，以便充分發(fā)揮材料的耐磨性能。如含C2.4%~2.65%的Cr15襯板可用于椎4.2m以下磨機(一倉)；含C2.65%~2.85%的Cr20﹑Cr26襯板可用于椎4.2m以上磨機；磨前有預(yù)粉系統(tǒng)，如“輥壓機+水泥磨”時，平均球徑≤60mm，C含量可以再高些，可保證使用壽命(一倉)8~10年，二、三倉耐磨時間更長。磨頭板可選用中(低)碳高鉻鑄鐵材料；出料篦板可選用中、高碳高鉻鑄鐵材料；分塊組合成的隔倉板可選用低碳高鉻鑄鐵材料。

　　2.高鉻合金襯板的實際應(yīng)用與節(jié)能優(yōu)勢
　　原唐山水泥機械廠、駐馬店三山實業(yè)有限公司、合肥水泥研究院耐磨耐熱材料廠、河北鼎基鋼鐵鑄件制造有限公司、廣州有色金屬研究院耐磨材料廠、無錫東方抗磨材料有限公司等國內(nèi)具有代表性的生產(chǎn)廠家制造的高鉻鑄鐵襯板，均表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性。值得一提的是，駐馬店三山實業(yè)有限公司生產(chǎn)的高鉻鑄鐵類襯板有Cr13、Cr15、Cr20、Cr26，用于不同規(guī)格型號椎1.83m、椎2.2m、椎3m、椎3.5m、椎3.8m、椎4.2m、椎5m、椎5.4m等磨機上200多臺(套)。其中Cr15襯板用于原河南省偃師縣水泥廠椎2.2×6.5m磨機上一倉，連續(xù)使用達(dá)13年之久；用于河南鄭州順寶水泥股份有限公司椎3×9m磨機上一倉，連續(xù)使用達(dá)7年之久。2003年5月用于大宇水泥(山東)有限公司特大型磨機椎5.4×15.5m上的Cr26襯板、磨頭板，已連續(xù)運轉(zhuǎn)6年以上，據(jù)客戶反映，其磨頭板使用壽命已超過原進口磨頭板的2倍以上，估計仍能使用2年左右。大量的應(yīng)用事實足以證明高鉻合金襯板應(yīng)用于水泥工業(yè)磨機上是安全的，且耐磨性強，使用壽命長，節(jié)能增效十分顯著。特別是在新型干法水泥生產(chǎn)線上，隨著預(yù)破碎，預(yù)粉碎，預(yù)粉磨等磨前預(yù)粉技術(shù)水平的提高，一次采購，多年不需更換，既降低工人勞動強度，又提高粉磨效率，高鉻合金襯板良好的性價比優(yōu)勢更加凸顯。如Cr15襯板目前市場價格約15000元∕噸(使用壽命6年以上)，低合金鋼襯板目前市場價格約8500元∕噸，二者使用壽命、價格相比（以椎4.2×13m磨機襯板96噸計算），使用高鉻合金襯板節(jié)約采購成本約168萬元，如果考慮節(jié)省安裝費用和螺栓成本等，節(jié)能降耗空間更大。

　　3.高鉻合金襯板的鑄造和使用中的技術(shù)關(guān)鍵
　　（1）提高高鉻鑄鐵襯板的沖擊韌性。企業(yè)在選用高鉻鑄鐵材料制備襯板時，在優(yōu)先考慮其耐磨性的同時，還應(yīng)該特別重視其強度和強韌性的配合，只有高強度，強韌性，高耐磨性的有機結(jié)合，高鉻鑄鐵的優(yōu)良性能才能充分發(fā)揮出來。有文獻報道提高高鉻鑄鐵的性能，首先應(yīng)提高高鉻鑄鐵的斷裂韌性ＫＩＣ值。當(dāng)含Cr>13％時能夠使高鉻鑄鐵M7C3型共晶碳化物斷網(wǎng)，呈孤立狀；當(dāng)共晶碳化物不變，且Cr、C比在6.6~7.1時，高鉻鑄鐵的斷裂韌性ＫＩＣ值最高，亦即此時抗裂紋擴展能力最強；高溫淬火或適當(dāng)延長保溫時間，亦能改善M7C3型共晶碳化物的形貌、分布、大小，細(xì)化碳化物，提高強度，增加韌性；改變高鉻鑄鐵共晶碳化物形態(tài)、數(shù)量、大小及分布并提高其強韌性的最簡單而且經(jīng)濟有效的方法是對鐵水進行變質(zhì)處理，控制其凝固，更重要的是細(xì)化共晶碳化物，減少對基體的割裂作用，細(xì)化基體，改善韌性，提高高鉻鑄鐵晶界的冶金質(zhì)量。堅持“四化”：凈化鐵液，細(xì)化晶粒，強化基體，多元微合金化變質(zhì)處理。另據(jù)有關(guān)資料顯示，當(dāng)含C＜2.8％時高鉻鑄鐵可以獲得較高的韌性；碳化物Ｋ20%~30%時高鉻鑄鐵的耐磨性最高，材料的耐磨性隨ＫＩＣ值的提高而提高；嚴(yán)格控制Ｐ含量，適當(dāng)添加Ｎｉ等均可提高韌性值。

　?。?）高鉻鑄鐵襯板的安全性應(yīng)用。①斷裂是高鉻合金襯板的磨料磨損主要失效形式。形成斷裂的主要原因是由鑄造缺陷，如鑄件內(nèi)的疏松、縮孔、氣孔、夾雜等造成的。生產(chǎn)企業(yè)必須從嚴(yán)控制鑄造缺陷的發(fā)生。②高鉻鑄鐵襯板宜塊小而厚，單螺栓孔或無螺栓孔。不允許塊大而薄或雙螺栓孔襯板的使用。③高鉻襯板在安裝時，凡有螺栓孔的襯板，螺栓固定要緊實牢固。安裝面與筒體面應(yīng)為面接觸，最好選用橡膠墊作墊層，嚴(yán)禁無任何鋪墊而直接安裝和使用高鉻襯板。安裝完畢進行初(試)運轉(zhuǎn)時，磨機內(nèi)必須填充一定量的物料方可運行，嚴(yán)禁空磨運轉(zhuǎn)。

　　（3）創(chuàng)新營銷模式，擴大高鉻合金襯板市場占有率。水泥企業(yè)在使用高鉻合金襯板時，一般前期采購資金占壓大，這也可能在一定程度上限制了高鉻合金襯板的使用。因此，筆者建議采用“一次性采購，分期付款，首付襯板成本，再付余款”的辦法，這樣既緩解了水泥企業(yè)資金壓力，又為生產(chǎn)企業(yè)擴大了市場份額，實現(xiàn)了互利雙贏。

　　4.高鉻鑄鐵材料的優(yōu)化及未來節(jié)能發(fā)展方向
　　自2003年以來，金屬材料價格不斷上揚，特別是鉬、鎳、銅等貴重金屬價格更是成倍上漲，給耐磨材料生產(chǎn)企業(yè)帶來很大的成本壓力。為此，材料科學(xué)工作者和生產(chǎn)企業(yè)展開了以節(jié)約貴重金屬材料為主要方向的試驗與研究，如在化學(xué)成分的配伍上以少量多元的合金化及變質(zhì)處理技術(shù)的研究與應(yīng)用；開展了以錳代鉬的試驗研究；對淬透性極強的硼合金的加入量、加入方法及加入時間的探討等。在熱處理淬火介質(zhì)方面，除空冷淬火外，還發(fā)展了油淬高鉻鑄鐵襯板和溶劑淬火高鉻鑄鐵襯板，積累了大量實踐應(yīng)用經(jīng)驗，取得了積極成效。這些工作為我國水泥工業(yè)大量應(yīng)用高鉻合金襯板創(chuàng)造了條件，提供了強有力的技術(shù)支撐，為進一步降低金屬材料的消耗，優(yōu)化和降低成本提供了一條有益途徑，將成為未來行業(yè)的一個主要節(jié)能研究發(fā)展方向?！?/FONT>