大型高速球磨機(jī)襯板結(jié)構(gòu)改造

馬峰

（攀鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司修建分公司，四川 攀枝花 617000）

攀西大裂谷蘊(yùn)藏著全國52%的釩，是我國最主要的釩鈦資源儲(chǔ)藏基地。攀鋼作為最早從事釩資源開發(fā)的企業(yè)，對釩資源的綜合利用取得了較快發(fā)展，已成長為中國第一大、世界第二大釩制品企業(yè)。

在釩制品的生產(chǎn)線中大型高速球磨機(jī)以24轉(zhuǎn)/分進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來研磨提釩鋼渣，研磨的目數(shù)約為100μm，該設(shè)備主要由筒體、襯板、液壓站、開齒、減速機(jī)等組成，其筒體直徑2．2米，長度6．5米，設(shè)備凈重約50t。自該設(shè)備投產(chǎn)以來球磨機(jī)進(jìn)料端襯板及固定螺栓故障頻發(fā)，球磨機(jī)的生產(chǎn)能力始終無法得到有效的提升，嚴(yán)重制約著生產(chǎn)。通過對球磨機(jī)現(xiàn)場工況和運(yùn)行特性的分析，結(jié)合多年檢修的經(jīng)驗(yàn)，針對性提出了球磨機(jī)襯板結(jié)構(gòu)的改造方案。

1 球磨機(jī)襯板及螺栓的故障及原因分析

球磨機(jī)進(jìn)料端襯板為扇形襯板（詳見圖1），圓弧段長度為500mm，圓心端長度為220mm，半徑為570mm，厚度為60mm，重約80kg，共計(jì)14塊，固定的方式一是靠本體上的兩顆沉頭帶榫螺栓固定，主要作用是用來固定端襯板，保證襯板不變形移位，其長度分別M30×215和M30×305，二是靠相鄰襯板相互之間的支撐，三是靠筒體上的筒體襯板進(jìn)行壓住。球磨機(jī)進(jìn)料端襯板在生產(chǎn)工藝的作用是保護(hù)球磨機(jī)的筒體在生產(chǎn)中，不被筒體內(nèi)的鋼球砸壞筒體（鋼球用于對提釩鋼渣的研磨，其直徑Ф80～100mm，數(shù)量較多，重約10t）。每月球磨機(jī)進(jìn)料端襯板頻繁出現(xiàn)變形、移位甚至脫落的故障，在恢復(fù)襯板或者更換襯板時(shí)，如果需要移動(dòng)其中一塊襯板，基本上需要移動(dòng)14塊端襯板及壓住端襯板的數(shù)塊筒體襯板。球磨機(jī)的筒體直徑內(nèi)的實(shí)際檢修高度約1．1米，人基本是蹲在地上作業(yè)，加上端襯板重約80kg，檢修時(shí)的溫度基本在70℃，同時(shí)筒體內(nèi)的灰塵很大，作業(yè)環(huán)境非常糟糕，工作量非常大，每次對球磨的進(jìn)料端襯板檢修時(shí)基本需要8個(gè)人連續(xù)作業(yè)72小時(shí)方能完成，更換難度很大。

球磨的進(jìn)料端14塊端襯板共計(jì)有28顆螺栓，沉頭端固定住襯板，另一端固定在球磨機(jī)筒體外部，每月球磨機(jī)端頭襯板螺栓都會(huì)出現(xiàn)變形彎曲甚至斷裂的故障，更換該螺栓必須進(jìn)入球磨機(jī)筒體內(nèi)部，該螺栓損壞的次數(shù)很頻繁，大約每1月就得更換一次，每次4人，約24小時(shí)更換完，檢修時(shí)的溫度基本在70℃，同時(shí)筒體內(nèi)的灰塵很大，作業(yè)環(huán)境惡劣。

根據(jù)球磨機(jī)現(xiàn)場故障分析，造成襯板和螺栓損壞的根本原因，是襯板與筒體之間的隔熱層存在大約深570mm，寬150mm的環(huán)形間隙（詳見圖2），球磨機(jī)在運(yùn)作過程中，釩渣和鋼球大量進(jìn)入隔熱層中擠壓襯板，導(dǎo)致襯板變形移位甚至損壞。

通過資料的查詢，發(fā)現(xiàn)原本設(shè)計(jì)時(shí)此處是用一塊直徑Ф1000mm、寬約180mm的鋼材對襯板進(jìn)行了覆蓋，但使用周期非常短，數(shù)月就完全磨損，如果繼續(xù)采用此方式，一是焊接量大，二是沒有從根本上解決問題。

表1 大型高速球磨機(jī)襯板結(jié)構(gòu)改造前后的對比表

圖1 球磨機(jī)進(jìn)料端襯板

圖2 球磨機(jī)隔熱層環(huán)形間隙

2 改造方案

通過對球磨機(jī)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備工況進(jìn)行分析，結(jié)合多年檢修經(jīng)驗(yàn)，決定從設(shè)備本體的結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行研究，提出設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案，從而達(dá)到降低球磨機(jī)進(jìn)料端襯板變形移位的故障頻次。

針對端襯板移位和變形的故障，決定設(shè)計(jì)一種新的襯板來代替這種襯板。首先襯板的尺寸不變，在圓心段增加一塊寬200mm、長148mm、厚度60mm的延伸段（詳見圖3、圖4），當(dāng)14塊襯板的安裝完畢后，就在襯板和筒體之間形成了密封的腔體，使鋼球及返渣無法進(jìn)入此腔體中，從而避免了球磨機(jī)端襯板的變形移位，降低球磨機(jī)進(jìn)料端襯板變形移位的故障頻次，達(dá)到解決端襯板更換次數(shù)多的目的。

圖3 設(shè)計(jì)的新襯板

圖4 球磨機(jī)原襯板

針對球磨機(jī)端襯板螺栓斷裂的故障，雖然前面對襯板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，避免了隔熱腔進(jìn)入釩渣及鋼球，解決襯板故障的問題，但如果襯板本體出現(xiàn)損壞，釩渣及鋼球還是會(huì)進(jìn)入隔熱腔內(nèi)對襯板螺栓進(jìn)行磨損。為避免此類情況，可在球磨機(jī)新型端襯板（圖5）的兩個(gè)螺孔的位置處，各設(shè)計(jì)一個(gè)保護(hù)管，其內(nèi)徑略大于螺栓直徑為Ф40mm，外徑為Ф60mm，長度為100mm和140mm（詳見圖4球磨機(jī)端襯板螺栓保護(hù)管），完全可以避免螺栓被鋼球和釩渣擠壓變形甚至斷裂，從而降低球磨機(jī)端頭襯板螺栓變形斷裂的故障頻次，達(dá)到了解決端襯板螺栓更換次數(shù)多的目的。

圖5 球磨機(jī)E型端襯板

3 改造后效果

可將設(shè)計(jì)的新型球磨機(jī)端襯板（圖6）和設(shè)計(jì)的端襯板上的螺栓保護(hù)裝置結(jié)合在一起，一次性鑄造成形，稱為球磨機(jī)E型端襯板，詳見下圖5球磨機(jī)E型端襯板，圖7為原端襯板。

圖6 球磨機(jī)新型端襯板

圖7 原端襯板（I型襯板）

通過表1可知，該襯板的改造獲得了很好的效果，為今后在設(shè)計(jì)和檢修的施工及類似的設(shè)備研究和開發(fā)提供了寶貴的理論依據(jù)和試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，為今后類似的檢修設(shè)備提供了新的思路和解決問題的方向。