球磨机磨球的材质研究及应用

球磨机磨球的材质研究及应用
球磨机磨球的磨损率是所有研磨介质中最高的，针对这一问题，阐述了磨球的研制历程、现状与热点，分析了磨球的材质要求，并介绍了材质测定方法。

研究结果指出磨球材质的研制始终围绕着磨球的铸造工艺性能、热处理性能与力学性能等方面展开，如何提高磨球的综合性能，有效延长其使用寿命，具有重要的现实意义。

标签：球磨机；磨球；性能；材质；铸造
冶金、矿山、建筑、火电厂等领域中涉及粉磨作业的关键设备是球磨机，而球磨机最常用的研磨介质——磨球的磨损率最高，消耗量最大，在我国其消耗总量达100万t/a左右[1]，占总耗损的半数以上，属于易耗品。

磨球按其材质构成可分为：金属磨球，包括钢球、铁球；非金属球，包括无机非金属材料（SiO2、SiC等合成材料）和有机高分子材料（C2F4等）两类。

按照生产方式，金属磨球分为铸球、轧球和锻球，其中铸球应用较为广泛[2]。

由于磨球易耗，构成复杂，且对其性能有较高的要求，因此关于球磨机磨球的材质研究及应用一直以来为业界所关注。

显然，如何提高磨球的综合性能，有效延长其使用寿命，具有重要的现实意义。

1 磨球材质研制的发展历程与现状
磨球材質的发展与材料科学的发展是与时俱进的，从最初采用的河卵石发展到使用铸铁球和钢球，以及合金与纳米材料的应用。

追求较好的铸造工艺性能、较高的力学性能和良好的热处理性能，以最大限度减少冲击时对物料的磨损，是专家们研究的重点。

国内外关于磨球材料的研制工作从未停止，并积极进行。

20世纪60年代对于磨球材料的发展具有划时代的意义，之前西方发达国家主要使用锻钢球、普通白口铸铁磨球，而在这期间高铬铸铁磨球、镍硬铸铁磨球开始得到应用，之后到了70年代则被普及，广为使用[3]。

在80年代，随着我国改革开放的不断深入，科学技术的国际交流得到迅猛发展，我国对磨球材质的研究取得了巨大进展，从主要使用的低碳钢锻（轧）磨球、普通白口铸铁磨球、中锰稀土铸铁磨球发展到铬合金类铸铁磨球、多元低合金类铸铁磨球、各类中高碳低合金余热淬火钢磨球、贝氏体空冷锻轧钢磨球以及复相基体球铁磨球等，取得了惊人瞩目的研制成果，这些新的磨球材质已被广泛用于相关行业的生产中。

目前，国外常用的是高铬白口铸铁磨球，此外还有美国地镍硬铸铁、中碳低合金钢、高碳低合金钢磨球、德国的高铬铸钢、低合金钢磨球，日本的高铬钢球、低铬钢球等[4]。

2 影响磨球磨损的因素
磨球的磨损实质上就是磨球几何尺寸或者说是体积变小，其原有的功能降低，甚至完全丧失。

如果继续使用，则会产生隐患，出现安全事故。

一般而言，磨球的磨损有磨粒切削磨损、冲击疲劳磨损、冲击磨粒磨损三种磨损形式，影响
磨球磨损的主要因素有磨机（类型、直径、速度）、介质质量（硬度、形状、尺寸、合金质量分数、碳质量分数）、接触性（角度、速度）、回路（贯穿、循环）、料浆（黏度、腐蚀）、矿石（硬度、密度、耐磨性）、粒径（粒度，形状）等。

3 磨球的材质要求与测定
球磨机磨球的运行属于小能量频繁冲击，其磨损是个系统问题，影响因素很多，其中材质强度是影响磨球冲击性能的主要因素。

为此，我国相继出台了相关的国家与行业标准：GB/T 17455-2009《铸造磨球》，YB/T 092-2005《合金铸铁磨球》，JC/T 533-2004《建材工业用铬合金铸造磨球》，DL/T 681-2012《燃煤电厂磨煤机耐磨件技术条件》等。

在这些标准中对磨球的材质进行了规定[5]：高铬铸铁磨球的含铬量>10%，共品碳化物主要为（Cr，F）7C3；中铬铸铁磨球的含铬量5%～10%，共品碳化物主要为（Cr，F）7C3和（Cr，F）3C；低铬铸铁磨球的含铬量0.1mm。

具体见表2。

关于磨球的直径和硬度检验都是按批进行的，每批抽取3个进行检测，倘若有1个未能通过要求，则要再随机抽取同批次的同样数量的磨球进行复检。

2次取样不合格的样球数量≥2，就判定为不合格。

磨球硬度不能达到国家标准要求的可重复热处理。

4 结束语
磨球的材质及性能对球磨机工作效率的影响是极为显著的，科学地运用摩擦学、材料磨损与腐蚀方面的知识，设计与制作铸造工艺、力学性能、热处理性能优良的磨球，无疑能产生巨大的经济效益。

磨球的制作与生产在严格按照国家与行业标准的要求下，还要综合考虑复杂的工作环境，并要结合先进的生产工艺，运用大数据、云计算等手段，实现磨球质量的飞跃发展。

参考文献
[1]王定祥.我国磨球生产的高速发展[N].中国建材报，2009-12-15.
[2]潘继勇.我国铸造磨球的生产及研发现状[J].铸造，2013，62（3）：210-221.
[3]李卫，周平安，陈华辉.耐磨新材料新技术研究开发与耐磨材料产业化[J].铸造，2004，53（7）：503-510.
[4]王铁重.我国磨球的生产及使用状况[J].水利电力机械，2005（6）：32-33.
[5]GB/T 17455-2009.铸造磨球[S].
作者简介：李维强，男，紫金矿业集团股份有限公司。