礦渣輥磨的抗磨損設(shè)計(jì)

姜永濤，陳宏偉，徐鴻鈞，趙玉良

礦渣輥磨的抗磨損設(shè)計(jì)

Anti-Wear Design of the Slag Roller Mill

姜永濤1，陳宏偉2，徐鴻鈞1，趙玉良1

針對(duì)礦渣輥磨的磨損特點(diǎn)和實(shí)際使用情況，深入分析了磨機(jī)各部件的磨損機(jī)理，并對(duì)各部分耐磨材料的性能要求和當(dāng)前耐磨材料的使用做了探討。結(jié)合中國(guó)重型機(jī)械研究院所研制的LXZM46.2+2礦渣輥磨，選配了磨機(jī)各部位的耐磨材料。

礦渣；輥磨；耐磨材料；抗磨損設(shè)計(jì)

1 引言

以料床擠壓原理粉磨物料的輥磨，有效功是球磨機(jī)的2.5倍，是一種高效節(jié)能的粉磨設(shè)備，故近些年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用。

按粉磨產(chǎn)品的不同，輥磨可以分為煤磨、生料磨、水泥磨、礦渣磨等。輥磨設(shè)備集烘干、粉磨、分級(jí)多重功能于一體，因而對(duì)粉磨高濕度和有著高細(xì)度要求的礦渣更具優(yōu)勢(shì)。但因礦渣中含有0.5%以下的包裹鐵，磨蝕性較大，故對(duì)設(shè)備的耐磨性要求也較高。據(jù)統(tǒng)計(jì)在輥磨失效的零部件中約有80%是由于金屬磨損所造成的。金屬磨損會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低、零部件維修頻繁、能耗增加等。因此，如何合理進(jìn)行輥磨的抗磨損設(shè)計(jì)，進(jìn)而選擇合適的耐磨材料和抗磨方式，有效提高輥磨的抗磨損能力，延長(zhǎng)維修周期，穩(wěn)定產(chǎn)量，降低運(yùn)行成本，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，就成為廣泛關(guān)注的問題。

由于結(jié)構(gòu)及工作方式的不同，輥磨不同部位的磨損形式和機(jī)理大相徑庭，對(duì)材料的耐磨性能的要求也各不相同。本文以中國(guó)重型機(jī)械研究院有限公司（簡(jiǎn)稱中國(guó)重型院）研制的LXZM系列礦渣輥磨為例，對(duì)輥磨各個(gè)部位的磨損機(jī)理進(jìn)行分析探討，并對(duì)各部位耐磨材料和抗磨方式作出合理選擇。

2 磨損部位和磨損機(jī)理

輥磨內(nèi)部的零部件不僅承受塊狀、粒狀物料的沖擊、擠壓、摩擦，還承受著含塵氣流的沖刷，同時(shí)受工作溫度的影響，材料的性能有所變化，造成磨機(jī)各部件磨損十分嚴(yán)重，尤其對(duì)于礦渣輥磨，磨損已經(jīng)成為影響設(shè)備經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的重要因素。

磨機(jī)內(nèi)最易發(fā)生磨損的零部件或部位主要為：磨盤襯板、磨輥襯套、殼體內(nèi)壁、選粉機(jī)葉片、噴口環(huán)、下料錐斗、下料管、產(chǎn)品出口等。

按照磨損的形式，主要有以下三個(gè)部分：磨盤和磨輥、選粉機(jī)、殼體。

2.1 磨盤和磨輥

粉碎是一個(gè)使用外力克服固體物料的內(nèi)聚力使物料破碎，使其粒徑減小，表面積增大的過程。工作時(shí)，通過液壓加壓裝置給磨輥以很大的壓力，壓向磨盤，磨輥和磨盤之間不直接接觸形成料床，磨輥始終在磨盤的碾壓滾道上碾壓物料。物料層在磨輥與磨盤之間除主要受壓力作用之外，還受一定的剪切力及因拱架而產(chǎn)生的彎曲力，物料每通過磨輥一次，就要受到一次擠壓和剪切作用。當(dāng)物料顆粒與磨輥之間及物料顆粒之間的接觸應(yīng)力、剪應(yīng)力、彎曲應(yīng)力超過物料本身的強(qiáng)度極限時(shí)，物料顆粒就發(fā)生破碎。

以LXZM46.2+2礦渣輥磨為例，輥磨采用錐形磨輥和平面磨盤結(jié)構(gòu)形式，磨輥小徑端的作用是粗破碎和均勻料層，由于進(jìn)磨輥小徑端是最粗物料，此區(qū)域僅是點(diǎn)接觸，接觸的是大顆粒原料，線速度較慢，表面磨損以敲擊磨損為主，因此小徑端部磨損不嚴(yán)重。而大徑端部是以擠壓、剪切為主，線速度較快，磨損較小徑端大。尤其是粉磨礦渣，鐵顆粒堆積在擋料圈內(nèi)側(cè)，堆積的顆粒在熱風(fēng)的烘烤下一邊翻轉(zhuǎn)一邊移動(dòng)，通過相互研壓作用使磨輥大徑端磨損較快。

礦渣在材料表面反復(fù)進(jìn)行犁溝、碾壓，導(dǎo)致裂紋形成和擴(kuò)展，最后以片狀磨屑斷裂脫落,該過程屬于切削磨損、塑性疲勞磨損。磨盤、磨輥襯板因磨損失效導(dǎo)致的形狀的改變，使輥磨的粉磨效率下降，引起產(chǎn)量降低和產(chǎn)品質(zhì)量的變化。磨盤、磨輥的使用壽命是輥磨的重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，選擇高性能的耐磨材料是必要的。

2.2 選粉機(jī)

選粉機(jī)是保證產(chǎn)品細(xì)度的重要部件，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用筒形動(dòng)葉片轉(zhuǎn)籠、靜葉片轉(zhuǎn)籠相結(jié)合，動(dòng)、靜葉片傾斜一定的角度。一般情況下動(dòng)、靜葉片相向配置。靜葉片的主要作用是導(dǎo)向，使裹帶物料的氣流均勻地進(jìn)入動(dòng)葉片轉(zhuǎn)籠內(nèi)，提高物料分離效率。由于氣流不是水平均勻地進(jìn)入動(dòng)葉片轉(zhuǎn)籠，因此氣流阻力較大，在承受一定物料沖刷的同時(shí)，運(yùn)動(dòng)中還受離心力和振動(dòng)的影響，因此葉片磨損較嚴(yán)重。

物料沖刷角度對(duì)磨損影響很大，經(jīng)試驗(yàn)?zāi)p峰值在仰角為15～35°的范圍內(nèi)，同時(shí)物料的速度和濃度對(duì)磨損的影響也十分明顯。工作中選粉機(jī)葉片雙側(cè)受沖刷，同時(shí)以>100r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，葉片的磨損和變形對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備的安全運(yùn)行影響很大，故對(duì)葉片的耐磨性和強(qiáng)度提出更高的要求。

2.3 磨機(jī)殼體

磨機(jī)殼體用于將粉磨過程和外部空間隔離。磨內(nèi)為負(fù)壓，空氣夾雜細(xì)粉的高濃度粉塵流在磨內(nèi)以螺旋形式向出料口高速流動(dòng)。殼體內(nèi)側(cè)承受風(fēng)環(huán)吹出的夾帶粉塵的氣流的沖刷磨損，以及少量物料顆粒撞擊造成的磨損。

輥磨所處理的物料是各種粒度、硬度的組合，這些物料在輥磨內(nèi)運(yùn)動(dòng)，不停地對(duì)輥磨各部分殼體產(chǎn)生摩擦、沖刷和撞擊。殼體的磨損原因比較復(fù)雜，既有粗顆粒物料滑動(dòng)造成的磨粒磨損，也有由高濃度含塵氣體高速?zèng)_刷造成的風(fēng)蝕磨損，還有由粗顆粒物料甚至磨機(jī)碎片等異物高速撞擊造成的沖擊損壞。

據(jù)使用中觀測(cè)，直徑小的顆粒比直徑大的顆粒更容易受到旋轉(zhuǎn)流動(dòng)和彎頭內(nèi)的二次流動(dòng)的影響，在一些情況下，小顆粒引起的磨損更加嚴(yán)重。隨著粉料濃度的增加，在彎頭局部區(qū)域的磨損更加集中，進(jìn)而加快了失效速度。對(duì)器壁磨損量影響最大的因素是氣流速度。

磨盤以上2m內(nèi)區(qū)域，不但被粉塵氣流沖刷而且有大塊顆粒物料撞擊，磨損嚴(yán)重；選粉機(jī)上部出料口處，空間截面變化較大，受高濃度粉塵氣流的沖刷磨損也十分嚴(yán)重。殼體磨損形式為磨內(nèi)含塵氣流沖刷和撞擊的單側(cè)磨損，同時(shí)殼體并非一靜止件，工作中還要承受磨機(jī)的振動(dòng)。

3 耐磨材料的配置

磨損對(duì)磨機(jī)的使用和維修帶來(lái)不利的影響，降低了設(shè)備的使用壽命，增加了維修成本和時(shí)間，故對(duì)磨機(jī)各個(gè)磨損部分采用合理的耐磨材料則尤為重要。耐磨材料分為鑄造類、耐磨鋼板、復(fù)合鋼板、硬面堆焊、表面熱處理、耐磨陶瓷片、耐磨陶瓷涂料、超高分子量聚乙烯板、環(huán)納復(fù)合板等。

3.1 磨盤和磨輥

在上世紀(jì)60年代以前，由于輥磨結(jié)構(gòu)不太完善，特別是它的易磨件材料太差，只能用于磨軟的物料，如煤等，其壽命也不長(zhǎng)。隨著生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展，輥磨的機(jī)械結(jié)構(gòu)不斷完善，同時(shí)采用新的耐磨材料制造易磨件，大大提高了其壽命。當(dāng)前應(yīng)用較廣的是鑄造和堆焊磨輥磨盤。

3.1.1 鑄鐵

以高鉻鑄鐵為材質(zhì)鑄造新品為目前最常用的方法，通常其碳含量約為3%，鉻含量約為21%。此二者在高溫下生成Cr7C3嵌埋在鐵基(奧氏體或馬氏體)中，形成一種非常耐磨的結(jié)構(gòu)組織，其洛氏硬度約為56HRC。高鉻鑄鐵最大的風(fēng)險(xiǎn)就是斷裂問題，斷裂的主要原因有：

（1）硬度過高。碳及鉻的含量越高則硬度也會(huì)越高且越耐磨，但斷裂的可能性也增高。

（2）硬度的均勻問題。當(dāng)高鉻鑄鐵澆鑄后并以熱處理的方法來(lái)提高其硬度時(shí)，如果硬度的均勻度差異太大（一般維氏硬度HV差不能>30），就會(huì)產(chǎn)生斷裂。所以隨著物件體積增大，均勻度越難控制，斷裂的可能性也就越大。這也就是目前國(guó)內(nèi)如LM56.2+2或UM50.4磨輥新品斷裂時(shí)有所聞的原因之一。

在鑄造襯板的金相組織中，萊氏體的顯微硬度較低，碳化物的顯微硬度只有608～720HV，而且顆粒呈無(wú)序分布，在機(jī)體損傷時(shí)易于破碎脫落。由于組織中顯微硬度不同引起磨輥宏觀硬度不同，表面宏觀硬度52～56HRC，而且碳化物在基體中分布形式的差異，鑄造應(yīng)力不可能完全消除，在使用過程中容易出現(xiàn)整體開裂現(xiàn)象，造成鑄造襯板使用壽命短。

由于鑄造襯板為提高硬度需要進(jìn)行熱處理，但熱處理有一個(gè)淬硬深度的問題，也就是說鑄造襯板表面耐磨性好，但是一旦磨去表面淬硬層后，耐磨性降低而且很快磨損，而堆焊襯板在堆焊層的耐磨性能里外一致，磨損速度均勻。鑄造類磨盤襯板和磨輥襯套正逐步被堆焊襯板取代。

3.1.2表面堆焊

以中碳鋼為材質(zhì)鑄造預(yù)留磨耗部分，再以硬面焊材實(shí)施硬面堆焊，此種方法完全沒有斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。而且因?yàn)橛裁娑押傅哪湍佑捕容^高，約為60～64HRC(一般含碳量約為5%,含鉻量約為27%)，且Cr7C3、M3C2、M7C3、VC等金相組織較佳，所以相對(duì)于新品高鉻鑄鐵更耐磨。

堆焊襯板的金相組織為復(fù)雜的碳化物+萊氏體+殘余奧氏體，組織晶粒細(xì)小，萊氏體的顯微硬度較高，表面宏觀硬度可達(dá)到60～64HRC，組織中碳化物多呈多角形，微觀硬度高達(dá)1056～1766HV，且碳化物在基體中呈較強(qiáng)的方向性，垂直于磨損面，為條狀有序分布，與基體的結(jié)合強(qiáng)度高，對(duì)提高耐磨性更加有利。堆焊不存在鑄造應(yīng)力，而且堆焊應(yīng)力可以通過堆焊焊道出現(xiàn)的均勻的小龜裂消除，很少出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，這種組織具有良好的耐磨性。

磨損后的磨盤襯板和磨輥襯套還可以進(jìn)行堆焊修復(fù)。將磨損后的磨輥及磨盤襯板以硬面焊絲(或焊條)堆焊修復(fù)至原始尺寸，此法由于具有較耐磨且成本低的優(yōu)勢(shì)，目前已廣泛地被廠家采用。堆焊修復(fù)襯板是鑄造新品成本的50%～70%,使用壽命卻是2倍關(guān)系，而且無(wú)論是鑄造襯板還是堆焊襯板，磨損后都可以繼續(xù)堆焊修復(fù)，重復(fù)使用，提高經(jīng)濟(jì)效益。

堆焊最大的風(fēng)險(xiǎn)就是耐磨層的剝落。之所以產(chǎn)生剝落的情況，一是耐磨層與母材中碳鋼剝離，二是耐磨層之間剝離。一般耐磨層越厚剝落的可能性越高，剝落勢(shì)必造成停機(jī)，損失巨大。若要想做到耐磨且不剝落取決于以下因素：焊絲的選擇、施工工藝、員工敬業(yè)精神。這三者同等重要，如疏忽其中之一均會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

通過上述論證，堆焊襯板的綜合效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鑄造襯板，這也是堆焊修復(fù)發(fā)展很快的主要因素。況且對(duì)于礦渣輥磨，由于礦渣的高磨蝕性，目前堆焊材料能更好地滿足要求。LXZM46.2+2礦渣輥磨磨輥和磨盤采用鑄鋼表面堆焊的技術(shù)，使用壽命能達(dá)到2000～3000h。堆焊磨輥如圖1所示。

3.2 選粉機(jī)轉(zhuǎn)子

選粉機(jī)動(dòng)葉片處于粗粉物料和細(xì)粉物料的主要分離區(qū)域，在承受一定物料沖刷的同時(shí)，運(yùn)動(dòng)中還受離心力和振動(dòng)的影響。耐磨陶瓷片和耐磨陶瓷涂料受粘接劑性能的限制，承受振動(dòng)和沖擊性能較低，因此目前較適宜的材料是耐磨鋼板。靜葉片轉(zhuǎn)籠單側(cè)承受沖刷，耐磨陶瓷和耐磨鋼板均能滿足要求。

耐磨鋼板分為整體式和復(fù)合式。整體式耐磨板是通過特殊的熱處理實(shí)現(xiàn)全厚度同等硬度，可以抵御兩面的同時(shí)磨損，即使磨損厚度很大，只要滿足機(jī)械強(qiáng)度要求就可以繼續(xù)使用，材料利用率高于50%，使用壽命是一般是16Mn鋼的3倍以上。耐磨復(fù)合板是在基板表面堆焊一層高鉻合金而成，硬面層表面密布許多小裂紋，其作用是釋放焊接應(yīng)力同時(shí)為彎曲提供可能。復(fù)合鋼板硬度高，耐磨性優(yōu)異，宏觀硬度達(dá)58～62HRC，耐磨性能是整體式耐磨鋼板的4倍左右。但由于其耐沖擊韌性較差，受焊絲質(zhì)量、施工工藝影響較大，在承受沖擊和振動(dòng)時(shí)堆焊層可能產(chǎn)生脫落。復(fù)合鋼板應(yīng)用于殼體內(nèi)襯性能優(yōu)異，應(yīng)用于選粉機(jī)葉片存在一些不足，但由于其高耐磨性和相對(duì)低的成本，也有大量廠家采用。

LXZM46.2+2礦渣輥磨動(dòng)靜態(tài)高效選粉機(jī)轉(zhuǎn)子葉片采用整體式耐磨合金鋼板，具有很好的耐沖擊韌性和工件曲率半徑較小時(shí)要求的彎曲性能，因此用它制作配件很少有開裂等損壞，同時(shí)整體式耐磨合金板焊接和切割性能都高于復(fù)合耐磨板，硬度能達(dá)到400～600HB。如瑞典的HAR?DOX板及法鋼JFE板，性能數(shù)據(jù)如表1所示。選粉機(jī)靜葉片采用表面堆焊復(fù)合耐磨鋼板，安裝如圖2所示。

3.3 磨機(jī)殼體

輥磨內(nèi)部為負(fù)壓，殼體磨損會(huì)造成漏風(fēng)，影響壓差，降低產(chǎn)量，增加設(shè)備的能耗，故殼體需要好的密封性。對(duì)于礦渣輥磨，由于礦渣的高磨蝕性，運(yùn)行中對(duì)殼體內(nèi)表面的沖刷磨損嚴(yán)重。磨損嚴(yán)重的部位主要是以下三個(gè)：

（1）下殼體部分，主要承受因粗顆?；亓系氖占a(chǎn)生的表面滑擦磨損，同時(shí)該處溫度接近300℃，對(duì)材料的性能影響較大，磨損情況如圖3所示。

（2）中殼體部分，磨盤以上2m內(nèi)區(qū)域，粉塵濃度大、流速快，不但沖刷嚴(yán)重而且有大塊顆粒物料撞擊，磨內(nèi)溫度大于200℃，襯板內(nèi)外側(cè)溫度不相等。磨損情況如圖4所示。

圖1 堆焊磨輥

圖2 選粉機(jī)靜葉片復(fù)合鋼板安裝示意圖

表1 耐磨合金鋼板性能

（3）選粉機(jī)殼體上部出粉口，受到的磨損比較單一，為高濃度含塵氣流沖刷所造成的風(fēng)蝕磨損。該處截面變化較大，形狀不規(guī)則氣體流阻大。

在氣固兩相沖刷磨損條件下，耐磨材料的選擇與沖刷角度有關(guān)。小沖刷角時(shí)以切削為主，應(yīng)提高材料的硬度，此時(shí)選擇陶瓷材料比較合適；大沖蝕角時(shí)，應(yīng)提高材料的韌性或變形能力，以吸收其沖擊，此時(shí)選擇高硬度金屬材料或橡膠為宜。

輥磨殼體都是單側(cè)受磨，且均不是運(yùn)動(dòng)部件，由于各個(gè)部位的襯板形式不盡相同，故多種材料均有應(yīng)用，較典型的是高鉻鑄鐵、復(fù)合耐磨鋼板和陶瓷材料。

在磨盤以上2m以內(nèi)磨損嚴(yán)重，有多個(gè)國(guó)外廠家采用帶波紋溝槽的鑄造襯板，如圖5所示。其原理是運(yùn)用二次流動(dòng)，利用溝槽結(jié)構(gòu)降低流速和改變氣流方向，同時(shí)還利用到料墊原理以此減少金屬的磨損量，據(jù)實(shí)際使用情況，該襯板能有效地抗磨損，但由于其制造難度和成本均較高，正逐步被復(fù)合耐磨鋼板取代。

表面堆焊式復(fù)合耐磨鋼板由于其硬度高，耐磨性優(yōu)異，宏觀硬度達(dá)58～62HRC，其耐磨性能是16Mn鋼的十幾倍，正得到廣泛的應(yīng)用。尤其是對(duì)于礦渣輥磨，由于礦渣的強(qiáng)磨蝕性，采用表面堆焊耐磨復(fù)合鋼板能很好地解決殼體磨損問題。

耐磨陶瓷材料種類繁多，目前所稱的“耐磨陶瓷”一般指以Al2O3為主要原料生成的以獲取其耐磨性能的陶瓷。在輥磨設(shè)備中，當(dāng)前較常用的是陶瓷片和陶瓷涂料。

耐磨陶瓷片的特點(diǎn)是：

（1）硬度高，能達(dá)到67～73HRC；耐磨性好，耐磨性達(dá)到碳鋼的20倍以上。

（2）重量輕（密度約為3.6g/cm3）,表面光滑，摩擦系數(shù)小，不易粘粉料。

（3）熔點(diǎn)高達(dá)2000℃，抗高溫性能好。

耐磨陶瓷片理論壽命能達(dá)到10年以上。但陶瓷材料也有局限性，其韌性較差，不能承受大沖擊。使用時(shí)需要粘貼固定，輥磨磨內(nèi)溫度高于100℃，部分位置高于200℃，粘接劑高溫下會(huì)很快老化（AD-504A膠<110℃，無(wú)機(jī)硅膠<350℃），影響其使用的可靠性。

耐磨陶瓷涂料是一種膠凝材料，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)常溫下形成高的強(qiáng)度和硬度，達(dá)到陶瓷的結(jié)合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。耐磨陶瓷涂料由骨料和結(jié)合劑組成，骨料由高鋁釩土熟料、剛玉和碳化硅組成，耐磨性能非常優(yōu)異。結(jié)合劑通常選擇高標(biāo)號(hào)的高鋁水泥和純鋁酸鈣水泥。

高性能陶瓷涂料耐壓強(qiáng)度可達(dá)160～180MPa，抗折強(qiáng)度可達(dá)35～40MPa，耐磨性能是16Mn鋼的5倍。它兼有陶瓷的耐磨性和金屬材料的韌性，在使用溫度高、工件形狀復(fù)雜的情況下，具有很大的優(yōu)勢(shì)。但陶瓷涂料也存在抗沖擊性能較差的缺點(diǎn)，應(yīng)用場(chǎng)合受到限制。

由于耐磨陶瓷材料的價(jià)格較高，一次性投資大；粘接劑受熱易老化；韌性差不耐沖擊等原因，制約了耐磨陶瓷在輥磨中的應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，同時(shí)應(yīng)用粘膠加螺釘雙重固定等方式，耐磨陶瓷材料將會(huì)受到更多的青睞。

圖3 下殼體磨損情況

圖4 中殼體磨損情況

圖5 中殼體鑄造襯板

LXZM46.2+2礦渣輥磨根據(jù)殼體各個(gè)部位的磨損機(jī)理，對(duì)比各種耐磨材料的優(yōu)缺點(diǎn)和礦渣的磨蝕性能，對(duì)殼體耐磨材料做了合理的匹配。

（1）下殼體部分，因回料收集產(chǎn)生沖擊和摩擦，此處采用堆焊復(fù)合耐磨鋼板。

（2）中殼體部分，磨盤以上2m以內(nèi)，由于溫度較高，承受一定的沖擊，磨損嚴(yán)重，此處采用堆焊復(fù)合耐磨鋼板和耐磨陶瓷片均能滿足要求，陶瓷片初期投資相對(duì)高一些，但使用壽命較長(zhǎng)，可以根據(jù)用戶的需求選擇。

（3）選粉機(jī)殼體出粉口，此處結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，截面變化大，流阻大。堆焊復(fù)合鋼板和陶瓷涂料比較適合，可以根據(jù)用戶的需求選擇。

殼體部分采用表面堆焊耐磨鋼板的安裝圖片如圖6所示。

4 耐磨新材料及應(yīng)用

單一的金屬或非金屬耐磨材料在粉體設(shè)備中已得到廣泛的應(yīng)用，但隨著設(shè)備向大型、高速、高技術(shù)方向發(fā)展，以及對(duì)工況要求更高、成本更低，普通單一的耐磨材料有時(shí)不能滿足人們的需要，為此人們?cè)缫阎盅芯扛鞣N復(fù)合材料，兼有高耐磨的硬度和防裂韌性的復(fù)合材料有以下幾類：金屬材料相互復(fù)合、金屬與非金屬?gòu)?fù)合、非金屬與非金屬?gòu)?fù)合。

4.1 金屬?gòu)?fù)合材料

圖6 中殼體耐磨鋼板襯板

雙金屬耐磨材料的工作層為硬度高的材料，如高鉻鑄鐵、特殊焊材，非工作面為碳鋼或低合金鋼等。兩種金屬結(jié)合方式有冶金結(jié)合、堆焊結(jié)合、機(jī)械結(jié)合等。采用此種方式能充分發(fā)揮工作層的耐磨性和非工作層好的焊接加工性能。當(dāng)前應(yīng)用的分體式磨盤，堆焊磨輥均是金屬材料復(fù)合形式。未來(lái)的發(fā)展是耐磨層的性能提升和雙金屬結(jié)合性能的提高。

4.2 金屬基陶瓷復(fù)合材料

金屬基陶瓷復(fù)合磨盤磨輥，制作工藝目標(biāo)是將陶瓷的耐磨性和鑄造合金的機(jī)械性有機(jī)地結(jié)合在一起。做法有將陶瓷顆粒（HV2100）均勻地分布在高鉻鑄鐵表層的蜂窩狀結(jié)構(gòu)中。陶瓷硬度HV2100遠(yuǎn)高于水泥熟料HV600～800、石英顆粒HV1800～1900、高鉻鑄鐵或其他硬質(zhì)合金HV900的硬度。如馬科托公司X-win技術(shù)應(yīng)用于輥磨時(shí)，耐磨件壽命提高1～3倍。

對(duì)SiC鋼表面復(fù)合材料，WC、TiC、SiC都可以為材料的增強(qiáng)粒子，一般陶瓷粒子與金屬結(jié)合一起生成陶瓷—金屬?gòu)?fù)合材料，SiC鋼表面復(fù)合材料采用消失模鑄滲法制備，基材為45鋼。SiC硬度莫氏體為8.5，大于石英砂（HV1800～1900），具有較好的抗沖蝕能力。

磁性襯板屬于一種特殊的復(fù)合材料，磁性材料（陶瓷永磁片）永磁鐵使襯板一側(cè)牢固地吸附于筒體上，另一側(cè)吸住磁性礦渣或礦石顆粒，以此形成耐磨層，經(jīng)磨粒剝落后又吸住新的磁粒，往復(fù)循環(huán)以達(dá)到抗磨的目的。

4.3 非金屬?gòu)?fù)合

應(yīng)用兩種以上非金屬材料結(jié)合在一起，充分發(fā)揮各自的性能以達(dá)到高耐磨性。如陶瓷橡膠一體碳化材料，將其制成襯板比常規(guī)錳鋼、低合金鋼、復(fù)合鋼板都更耐沖擊和磨損。

5 結(jié)論

本文以中國(guó)重型機(jī)械研究院有限公司設(shè)計(jì)的LXZM系列礦渣輥磨耐磨材料的選用為例，對(duì)礦渣輥磨各個(gè)關(guān)鍵部件的磨損機(jī)理和抗磨要求做了詳盡的分析，對(duì)耐磨材料的選用做了一些探討和貼合工程實(shí)際的選擇，對(duì)于礦渣輥磨各部分耐磨材料的選用有一定的幫助。

磨損是一個(gè)復(fù)雜的過程，對(duì)于不同的磨損機(jī)理采用不同的耐磨材料，以此提高磨機(jī)的使用壽命，減少維修時(shí)間和費(fèi)用是一項(xiàng)長(zhǎng)期而持續(xù)的工作。希望越來(lái)越多的高性能耐磨材料得以開發(fā)生產(chǎn)并應(yīng)用于輥磨。

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