礦用球磨機(jī)雙金屬復(fù)合鑄造襯板的研究解析

摘 要 礦用球磨機(jī)雙金屬用來保護(hù)球磨機(jī)筒體，使得研磨和物料能夠避免直接沖擊，而這種沖擊會產(chǎn)生一定的摩擦，從而破壞零件。到目前為止，我國在大型球磨機(jī)襯板上使用的材料常偉高錳鋼材質(zhì)，這種材質(zhì)雖然有很好的韌性，但是其不耐磨，達(dá)不到合適的強(qiáng)度要求。在使用過程中，也容易發(fā)生變形的情況，使得磨機(jī)襯板容易發(fā)生脫落，而脫落的原因是螺栓拉斷。沒有辦法同那些具有較高硬度或者耐磨性的高鉻鑄鐵磨球進(jìn)行配合使用。而高鉻鑄鐵磨球則具有很大的優(yōu)勢，其中具有很高的抗磨性，這種抗磨性使得工件使用的時間能夠大大增強(qiáng)。但是，與此同時，由于高鉻鑄鐵的脆性比較大，這種脆性大的特征，使得鉻鑄鐵在承受壓力時，容易發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，從而使得韌性十分不足。筆者對礦用球磨機(jī)雙金屬復(fù)合鑄造襯板進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞 礦用；磨機(jī)；雙金屬；復(fù)合鑄造

中圖分類號：TG249 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）03-0141-02

礦用球磨機(jī)在研磨物料的過程中，會出現(xiàn)很多液體，這些液體使得襯板在磨損時，容易發(fā)生腐蝕、氣蝕以及磨損等情況，使得壽命十分短暫。而在這過程中，由于磨球直徑較大，使得襯板的沖擊力也比較大，從而容易發(fā)生破碎。目前為止，我國球磨機(jī)襯板，常用的材料是高錳鋼。雖然這種韌性比較好，但是這種材料在耐磨性上則表現(xiàn)比較差，同時屈服強(qiáng)度也比較低。這種情況，使得變形容易發(fā)生。因此高鉻鑄鐵容易發(fā)生各種變形情況，使得整個沖擊韌性較差，破裂情況也十分嚴(yán)重。

1 礦用球磨機(jī)雙金屬復(fù)合鑄造襯板失效形式

山、建材以及電力行業(yè)等。使用磨機(jī)的過程中，襯板會因?yàn)橥心ソ橘|(zhì)，從而產(chǎn)生一種摩擦，這種摩擦，會對設(shè)備產(chǎn)生十分大的消耗量。磨機(jī)襯板根據(jù)不同的工作場所，以及不同的工況條件，在作業(yè)過程中，產(chǎn)品的使用壽命與襯板的失效情況也會不一樣。同時，這種襯板材料，雖然能夠普遍適用于干式磨機(jī)上，但是如果在濕磨條件下，將會更容易被磨損掉。此時，在正常情況下，襯板由于失效，會形成各種磨損、斷裂以及變形等。為了方便襯板進(jìn)行使用，要求襯板具有的耐磨性與韌性都達(dá)到一定要求。

要對球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行設(shè)計，此時需要筒體內(nèi)的磨球，能夠被帶到一定的高度之后，處于一種失控狀態(tài)，最終呈拋物線軌跡，達(dá)到自由下落的目的。在底腳區(qū)，磨球會發(fā)生拋落與泄落現(xiàn)象，此時會產(chǎn)生比較大的沖擊力，這種沖擊力使得磨球在碰撞過程中，受到破碎，從而形成礦粒。同時，還會受到其他因素的影響，比如受到磨球和物料的約束，在磨球與磨球之間，磨球與物料之間，從而進(jìn)行碰撞。襯板受到作用力的沖擊之后，襯板與物料會因?yàn)榛瑒?，同時磨球在其中進(jìn)行滾動，產(chǎn)生一種研磨。當(dāng)襯板受到各種沖擊之后，不停的沖擊，使得襯板會發(fā)生各種斷裂情況。而在襯板的表面，也會因?yàn)榈V粒而產(chǎn)生一定的碾壓，這種情況使得塑性發(fā)生變形，由于襯板的表面會受到礦料的壓力，這種壓力使得塑性發(fā)生變形。如果塑變發(fā)生比較多之后，塑性則會達(dá)到一定的程度，從而形成金屬表層材料，材料的表面會因?yàn)槠诹鸭y而產(chǎn)生脫落現(xiàn)象，材料金屬表面發(fā)生脫離情況，當(dāng)報廢情況發(fā)生之后，硬度比較低，這種低硬度表面的襯板使得表面產(chǎn)生較深的滑痕。溝槽也比較深，此時邊緣也容易發(fā)生變形的情況。這種硬度比較高的襯板，因?yàn)楸砻婀饣粫l(fā)生塑性變形情況。當(dāng)磨球受到離心作用力時，會發(fā)生上升，這種上升使得磨球、礦料以及襯板之間產(chǎn)生一種滾動，這種滾動與滑動使得整個運(yùn)動過程有效進(jìn)行。襯板在進(jìn)行微切割時，會產(chǎn)生一種作用，這種作用使得襯板的表面會發(fā)生切削磨損。這種金屬濕式磨球機(jī)，會產(chǎn)生礦漿，這種礦漿會發(fā)生腐蝕作用，腐蝕作用使得襯板的磨損更為嚴(yán)重。

2 礦用球磨機(jī)雙金屬復(fù)合鑄造襯板的材質(zhì)要求

球磨機(jī)襯板主要是用于耐磨鋼制造過程中，這種高錳鋼會處于一種低應(yīng)力，在加工過程中，由于硬化不足，使得耐腐蝕性比較差，從而導(dǎo)致硬化效果不夠好。耐磨性能達(dá)不到要求，在球磨機(jī)運(yùn)行過程中，容易發(fā)生故障。國內(nèi)外，近些年來，在研制過程中，會產(chǎn)生各種高錳鋼、中碳合金鋼，這些材料都使得材質(zhì)襯板等問題發(fā)生，因此濕式磨機(jī)在使用過程中，會有各種不同的材質(zhì)襯板，并且會出現(xiàn)很多使用效果不理想的情況。其中最為主要的表現(xiàn)便是壽面比較短暫。

為了能夠在冶金礦山惡劣情況下，得到使用，需要研制出一種性能很好，并且使用成本較少的材料，這些材料能夠替代高錳鋼。所以，要延長襯板的使用壽命，需要不斷減少襯板的損耗，成為了人們十分關(guān)心的問題。

近些年來，人們也一直在尋找一種金屬型與非金屬型的襯板，這類襯板具有很高的耐磨性能。在其中，金屬型襯板慢慢變成了一種能夠普遍使用在礦業(yè)中的磨機(jī)襯板。它們具有多種分類，這些分類為錳鋼、高鉻合金鑄鐵以及硬鎳合金鑄鐵等。雖然到目前為止，它們具有一定的先進(jìn)性，但是還存在很多其他問題，比如費(fèi)用比較高、使用周期比較短等。

組織要求合適的材料，是否具有良好的性能，要在組織合理的情況下才能實(shí)現(xiàn)，不管針對的是哪種耐磨件，都是如此，如常用的材料，馬爾貝氏體、奧氏體，貝氏體，珠光體等。在不同的硬度水平之下，組織的耐磨性會因?yàn)橛捕却蠖龃?。而奧氏體、貝氏體在耐磨性方面則遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于珠光體和馬氏體。除此以外，不同組織之間的含金量以及含碳量存在很多不同之處，此時耐磨性也發(fā)生了比較大的變化。生產(chǎn)過程中，由于馬氏體組織的硬度比較高，其耐磨性也相對比較容易獲得，因此在使用過程中，應(yīng)當(dāng)保證一定硬度。那么從硬度角度來說，貝氏體組織具有比較高的耐磨性，尤其相對于馬氏體組織來說。單一奧氏體組織材料，由于高錳鋼是主要代表，這種代表雖然具有比較高的硬度，但是如果屬于一種高能沖擊，這種磨損情況將會使得加工硬度，能夠符合比較高的表面硬度。所以如果處于高沖擊情況，這種工況將會比較難獲得，但仍然不能夠使表面，發(fā)生加工硬化情況，同時耐磨情況也不容易發(fā)生。該理論在工程實(shí)踐中，也被證實(shí)。

3 礦用球磨機(jī)雙金屬復(fù)合鑄造襯板性能要求

礦用球磨機(jī)雙金屬復(fù)合鑄造襯板需要具有較高的硬度，具備優(yōu)良的韌性，同時還要對其淬透性優(yōu)良進(jìn)行選擇，良好的工藝性能，同時對經(jīng)濟(jì)與工業(yè)生產(chǎn)也提出了要求。endprint

3.1 硬度比較高

針對奧氏體化后，在淬火過程中，由于鋼能夠在獲得馬氏體能力時，在特定的條件下，大小可以用經(jīng)由淬火獲得淬透層深度進(jìn)行表示。在實(shí)際過程中，這種性能需要對淬火后組織均勻性的指標(biāo)進(jìn)行衡量。磨料磨損工況條件比較好時，為了能夠保證整體組織成為一種比較理想的組織，這種淬透性也十分重要。

3.2 經(jīng)濟(jì)與工業(yè)生產(chǎn)可行性

解析礦用球磨機(jī)雙金屬復(fù)合鑄造襯板的研究過程中，要從兩個方面進(jìn)行考慮，一方面是耐磨件要在一定情況下對工況條件進(jìn)行滿足，要盡量降低所生產(chǎn)的成本。從另一個角度來說，還要注重考慮使用單位在經(jīng)濟(jì)上的效益，這種效益應(yīng)當(dāng)注重提高耐磨件的使用壽命，此外還要對材料性能的提高，以及耐磨件失效的減少，在某種程度上來說，都反映了材料的耐磨性?？偠灾?，在其他條件一致的情況下，材料的硬度也都越來越高，使得這種耐磨性也十分好。不少學(xué)者認(rèn)為，材料的耐磨性，以及材料與磨料之間的耐磨性，之間的硬度比值為Hm/Ha。當(dāng)Hm/Ha<0.8時，材料表現(xiàn)為硬磨料磨損。在此種情況下，要保證材料的耐磨性，應(yīng)當(dāng)根據(jù)Hm/Ha 值不斷增加，當(dāng)Hm/Ha>0.8時，這種軟磨料發(fā)生磨損情況時，這種材料耐磨性也會隨著Hm/Ha 的比值變化而變化。唯有當(dāng)Hm/Ha>1.3時，這種硬度不僅能夠得到提高，還能使得材料在使用過程中，發(fā)生的疲勞裂紋，以及宏觀剝落等情況發(fā)生，整體耐磨性減少。但是在材料使用過程中，如果能夠保證材料的韌性，使疲勞、剝落等情況時有發(fā)生，則會導(dǎo)致硬度越來越高，從而達(dá)到耐磨的效果。

3.3 良好的韌性

如果襯板耐磨件是在磨料磨損工況下進(jìn)行的，那么就應(yīng)當(dāng)將韌性作為一項(xiàng)十分重要的性能指標(biāo)，在很大程度上，決定了工件的使用壽命，如果韌性比較好，那么工件在使用過程中，宏觀斷裂以及宏觀失效的情況也就比較少。從另一個角度來說，還能夠使得材料斷裂機(jī)制受到抑制，從而抑制材料斷裂。在具體案例中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)相應(yīng)的情況，比如工況條件，提出要求，在整個過程中，應(yīng)當(dāng)不能夠低于10 J/cm。十分值得注意的是，對于球磨機(jī)襯板這種類型的耐磨件，當(dāng)其處于運(yùn)動中時，可以從兩個方面進(jìn)行考慮，一是由于物料是處于磨球和襯板之間，因此會有稍許的緩沖作用，因此，鋼板和襯板幾乎不會發(fā)生直接碰撞，在襯板的表面也會因?yàn)闆_擊力比較大，或者沖擊力比較直接，這種沖擊力也使得整個特大型球磨機(jī)，不能夠達(dá)到足夠硬化的程度。從另一個角度來說，球磨機(jī)一般其襯板的尺寸較大，所以在受到充分硬化之后，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而發(fā)生宏觀斷裂的情況。這些情況的發(fā)生，使得襯板本身也存在很多的缺陷，如果此時通過熱處理，或者安裝應(yīng)力也時常發(fā)生。按照不少學(xué)者的觀點(diǎn)，則認(rèn)為應(yīng)當(dāng)在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，對磨損機(jī)制進(jìn)行考慮，針對沖擊韌性值對大型球磨機(jī)襯板的耐磨材料進(jìn)行分析，此時需要保證其沖擊韌性值應(yīng)當(dāng)為10 J/cm。

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作者簡介

李維強(qiáng)，男，漢族，福建上杭人，現(xiàn)任職于紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司。endprint