球磨机衬板

话说磨机、破碎机、耐磨衬板衬板（一）连续式球磨机是Konow和Davidson1891年向德国申请并获得专利的产品，专利号为No.62871，标题为《中心喂料切向卸料球磨》。

专利中描述磨机内填充卵石球和少量金属球，筒体采用陶瓷和铸铁衬板防护，这便是最早的现代球磨机衬板。

上世纪初，最大的磨机为φ1.2×6m，粉磨立窑熟料产量为3 t/h，而当时光流逝到1990年，比利时的Gaurain-Ramecriox水泥工厂投运时使用的是由8.7MW环形马达驱动的φ5.8×16.0m球磨机，该磨与一台装机功率为2.4MW的φ2.0×1.0m辊压机联用。

粉磨旋窑熟料，水泥比表面积为380m2/kg时，磨机最大产量为360t/h。

可以看出伴随着水泥工业的高速发展，磨机直径规格越来越大，球磨机衬板也随之发生了重大的变化。

衬板材质由早期的高锰钢、镍硬铸铁、普通白口铸铁等发展到今日几大系列上百个品种的以合金钢为主，高、低铬铸铁、奥贝球铁及其它材料并举的一个百花齐放的局面。

衬板结构也由过去单纯的防护内衬发展成为一种技术性和理论性都很强的“装置”。

先进结构设计衬板可以有效的提高磨机产量，降低电耗，增加水泥比表面积，减少噪音。

它的形状也早已不是简单的板状，栏主于1984年协助天津水泥设计院吴绵旗、王绍兴两位老师设计的角螺旋、圆角方形衬板，1986年与合肥水泥研究院鲁幼勤工程师共同发明的沟槽衬板，特别是近年来在高细筛分磨中大量应用的挡料圈、环等早已偏离了防护这一初始概念，其形式之多、形状之繁，枚不胜举。

那么在生产实践中，具体选用何种材质，何种结构的衬板，则要应时应地根据具体的工况条件合理的选配。

耐磨材料行业有句行话：没有一杆包打天下的枪。

而水泥粉磨作业更是很难找出两台运营结果参数如2台同型号机床这么相近的两台磨机，甚至一个车间里两台同型号，一条配料线（不是10条）下来的磨机，其产量、电耗、比表面积都不尽完全相同。

这就是粉磨作业独特的个性特点，也是吸引众多工程技术人员乐此不疲、痴迷投身其中的魅力所在。

一、衬板的分类磨机衬板一般按其使用部位分为：筒体衬板、磨头衬板、隔仓板、出磨篦板、人孔衬板及特殊衬板五类。

特殊衬板指具有特殊功能作用的构件如挡料圈、环等，尽管它早已不是传统意义上的防护性部件，但习惯上我们还是将其称之为衬板，而划入特殊衬板一类。

二、衬板的工况服役条件磨机在回转时，磨内研磨介质（钢球、段、棒等）、物料被衬板带至一定高度后抛落或泻落，在抛落研磨介质及物料过程中对衬板形成了冲击和磨损。

水泥工业由于细度控制要求，磨机长径比一般大于2.5，全磨多分为2～3个仓（最多至5个仓）。

一般一个二仓磨，一仓的功能为细碎与粗磨，它的入磨粒度一般在P80≤25mm（配有细碎机和辊压机则分别是P80≤5mm和P80≤1.0mm左右），各企业工况条件不同会有所区别。

由于入磨物料粒度大，故一仓内最大球径在φ90～100mm，平均球径在φ70～75mm。

大直径钢球以较大的冲击力凿削衬板，物料被钢球冲、挤后，其尖角侵入衬板，此时衬板磨损机理是以高应力冲击凿削磨损为主，挤压凿削为辅。

对一个二仓磨的二仓，当物料经过隔仓板进入二仓时一般P80≤1.5mm，比表面积S≥120m2/kg。

故此时仓内钢球直径或等当量钢段直径一般在φ15mm～φ50mm之间。

筛分磨由于可控制进入后仓物料P80≤0.9mm，S≥150m2/kg，可配装φ6×6～φ14×14微型钢段。

由于二仓一般多配以小波或花纹平衬板，带球能力较低，研磨体一般以泻落为主，故对衬板冲击力不大，因此二仓（细磨仓）是低应力切削磨损。

三、磨机衬板损坏的主要形式磨机衬板损坏的主要形式有断裂、磨损、变形与脱落三类。

首先咱们谈第一个问题即断裂问题。

断裂是磨机衬板生产制造与应用中最严重的问题，这类问题的原因除与使用有关外，属于制造方面的一般有如下5个问题：1、化学成分设计不合理或化学成分控制不准确；2、有严重的冶金质量问题，如夹杂物超标，成分偏析等；3、有严重的铸造缺陷，如缩孔、疏松、气孔、铸造金相组织不良等；4、热处理工艺设计不合理或热处理工艺控制不准确；5、生产过程中应力控制与消除不合理，如不合理的铸造工艺设计，浇铸后松箱、开箱时间不合理，打磨、焊补方式不当及热处理淬火后未及时回火等。

属于使用方面的原因一般有如下4个问题：1、安装手段不正确。

由于大部分耐磨材料尤其是高合金材料如高铬铸铁、中铬合金钢等，导热性均较差，故在安装中未经与供应商技术部门取得共识之前是严禁使用电焊、气割等辅助手段的。

记得在1990年东北曾有一家企业φ2.2×6.5m水泥磨二仓使用低铬白口铁镶砌式衬板，安装到最后一圈时，衬板因铸造尺寸超差较多，便使用气割，发现割不动便改用电焊割，费了九牛二虎之力总算勉勉强强装了起来，谁知当天下午二仓衬板便全部垮塌，幸好操作工眼疾手快，及时停机，打烂的衬板不多。

当时厂里水泥销售火爆，急得厂长当天晚上嘴上便起了一圈燎泡。

栏主恰好到该企业推荐磨机增产节能综合改造技术，亲眼目睹了这一幕，便主动请缨，建议用中厚钢板拼焊衬板，而后再在上面堆焊一层耐磨焊条临时顶上。

随后又“弯刀对着瓢切菜”专门测绘设计订做了一部分小尺寸衬板，待其生产有闲时换下。

厂长听之大喜，立即安排突击，栏主也赤膊上阵，与大家一起奋战一个通宵，当第二天东方露出鱼肚白时，磨机又欢畅运转了。

事后厂长再三表示感谢。

直到过了好多年后的一个春节还专门派人送了一箱通化国宴葡萄酒。

嘻嘻……后来准备两三个月便替换下来的钢板堆焊耐磨焊条临时衬板，竟也使用到了第二年，这是后话。

2、安装管理不到位对于高硬度衬板、尤其是高铬铸铁类，由于脆性较大，故对安装工艺有一定要求，即筒体表面应涂以砂浆或垫上3-5mm厚石棉或橡胶垫。

过去有的厂图省事，安装完后丢进去几包水泥，灌上水转上几分钟，因为离心力作用，水泥浆顺着安装缝全灌到衬板背后了。

虽看着粗放了些，倒也挺省事，效果也还行，至少比什么都不干要强。

此外新衬板安装好后最好先加入一部分料，以避免恶性空砸衬板。

安装时最好尽可能使用扭力扳手，规范预紧力。

栏主目睹不少性能优良的高铬铸铁衬板被膀大腰圆的安装工套上长长的加力杆，“嘿”的一声号子还未落地，就听“砰”的一声衬板给紧裂了。

3、不合适的更换周期。

以往使用高锰钢衬板的朋友，在实践中总结了一条经验：只要不影响磨机产量，衬板可使用（不是增加，是减薄，意思正好相反，）到十几毫米厚。

有的厂还专门要求供货方做成薄衬板，以扩大磨机有效内径，增加研磨体装载量来提高产量。

栏主于1987年曾将一台φ1.83×6.4m磨磨机衬板从45mm减至25mm厚，同时对研磨体装载量、钢球级配进行调整后，磨机产量提高了约10%。

而如今大部分磨机衬板都是高耐磨的脆性材料，如高铬铸铁或中、高铬合金钢，往往磨到1半厚就容易断裂了。

这也就解释了为什么高铬铸铁磨损试样在平盘磨损试验机上耐磨性高出高锰钢十倍甚至更高，而在高铬铸铁衬板供货时却只敢承诺寿命比高锰钢提高3-5倍呢？其中很重要的一个原因即是：高锰钢恨不得能磨成一张薄板，能弯曲变形也不会断裂，而能坚持到底直至几近耗尽。

而高铬铸铁一般磨损至原始厚度50%就建议更换了。

4、衬板选材与结构设计不匹配这一般指两个方面问题，一方面是指过去衬板多采用高锰钢材质，由于合格高锰钢韧性极高，故衬板结构几乎可随心所欲设计，可长、可薄、可在背后挖空等，但有些水泥厂拿着这种只适合高韧性高锰钢做的衬板图纸，交给没有经验的铸造厂，要求生产成高硬度、高脆性耐磨衬板。

当两个外行糊涂到一起，这就很容易出问题了。

另一方面是过去衬板往往有2个螺栓孔，并且是方孔的，这在铸造上很容易造成内部和尖角应力集中。

栏主在八十年代曾苦口婆心对每一位来访的水泥企业朋友们讲这个道理，并建议衬板一截为二，双孔改成单孔，方孔改成椭圆孔，这样一来不仅解决了铸造应力问题，而且衬板重量减去了一半，安装工作也变得轻松了，就这一点挺受当时水泥企业工人师傅的欢迎。

也有的朋友听了后觉得很有道理，兴冲冲的回去，但不久便来了电话：“卢总，实在抱歉，我那个外行又听不进别人意见的头死活不同意改图纸，把我气得够呛”。

碰到这种情况，我一面劝那个朋友别生气，一面苦笑着再另想办法。

其实办法也很简单，只要提高回火温度，将衬板硬度、脆性降下来就安全了。

至于耐磨性只好下降了。

“唉，有些事不能急，得慢慢来”，栏主这样劝着那位朋友……欲知后事，请看下讲《话说衬板》（二）话说磨机、破碎机、耐磨衬板衬板（二）上一讲咱们一起研究分析了衬板的种类、服役条件及衬板三类主要损坏形式中的第一类：断裂。

其实衬板在正常情况下，仍是以磨损为主要失效形式的，它消耗的金属量也最大。

接下来栏主与朋友们就衬板失效的第二类形式：磨损，进行简单的交流和讨论。

衬板在工作中受到研磨体和物料对其造成的冲击、滑动和滚动作用，同时还伴随着温度的影响。

在湿法磨中尚受到水介质和电化学腐蚀双重作用。

千万不能小看水的作用，因为有时一套衬板在同等物料条件下仅因为水的作用能使其寿命相差几倍。

类似案例还有如锤头破碎干燥石灰石与带有较多水分石灰石寿命相差也是极为显著的，这种情况在南方较为多见，尤其当其中含有部分山皮土或岩隙土，这个问题就更麻烦了，我们以后再单独讨论。

水介质、电化学腐蚀、磨损多重复合作用要比单一磨损厉害的多。

假如您觉得不好理解，栏主来打个比方：星期天，夫人命您买回一堆排骨料理料理，但见您卷起袖子“呯呯啪啪”的又砍又剁，不一会刀钝了，您一定是边浇水边磨刀霍霍，有经验的朋友还会在水中加点盐，刀磨的是又快又锋利。

谁又见过拿着刀守着水池在那吭吭哧哧干磨的傻哥哥呢？嘻嘻……开个玩笑，水在磨损中的作用由此可以看出端倪。

这里讲水的作用为的是向各位揭示这样一个道理：磨损是一个复杂的系统问题，任何一个因素的变异都可能导致以往的经验被推翻，以至于目前国际上尚无磨料磨损的分类及定理的结论。

不过以一般的二仓水泥磨衬板来讲，一仓衬板以细碎和粗磨为主。

由于入磨物料较大，仓内球径大，衬板带球能力强，研磨体呈瀑落状态。

一部分钢球提起后砸到物料作用在衬板上，导致物料尖角侵入衬板表面，随着磨机筒体的回转而沿其表面切削，造成材料磨损，形成凿削坑和犁削沟。

而二仓中物料细，仓内球径小，加之衬板提带能力弱，研磨体呈泻落状态，而几乎没有什么冲击作用。

此时研磨体与衬板间的相对运动主要是滑动，磨损形式是由相对滑动而产生的低应力擦伤磨损。

现代水泥工业粉磨系统由于磨外预粉碎承担的粉碎作业量愈来愈大，入磨物料粒度大幅度下降，故传统意义上的一仓磨损机制已不清晰，而更多接近传统二仓磨机中二仓，或是三仓磨机中的二仓，故对高硬度、脆性较大耐磨性好的衬板选用提供了良好的条件。