大型高速球磨機襯板結構改造

馬峰

（攀鋼集團工程技術有限公司修建分公司，四川 攀枝花 617000）

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

在釩制品的生產線中大型高速球磨機以24轉/分進行旋轉來研磨提釩鋼渣，研磨的目數約為100μm，該設備主要由筒體、襯板、液壓站、開齒、減速機等組成，其筒體直徑2．2米，長度6．5米，設備凈重約50t。自該設備投產以來球磨機進料端襯板及固定螺栓故障頻發，球磨機的生產能力始終無法得到有效的提升，嚴重制約著生產。通過對球磨機現場工況和運行特性的分析，結合多年檢修的經驗，針對性提出了球磨機襯板結構的改造方案。

1 球磨機襯板及螺栓的故障及原因分析

球磨機進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行壓住。球磨機進料端襯板在生產工藝的作用是保護球磨機的筒體在生產中，不被筒體內的鋼球砸壞筒體（鋼球用于對提釩鋼渣的研磨，其直徑Ф80～100mm，數量較多，重約10t）。每月球磨機進料端襯板頻繁出現變形、移位甚至脫落的故障，在恢復襯板或者更換襯板時，如果需要移動其中一塊襯板，基本上需要移動14塊端襯板及壓住端襯板的數塊筒體襯板。球磨機的筒體直徑內的實際檢修高度約1．1米，人基本是蹲在地上作業，加上端襯板重約80kg，檢修時的溫度基本在70℃，同時筒體內的灰塵很大，作業環境非常糟糕，工作量非常大，每次對球磨的進料端襯板檢修時基本需要8個人連續作業72小時方能完成，更換難度很大。

球磨的進料端14塊端襯板共計有28顆螺栓，沉頭端固定住襯板，另一端固定在球磨機筒體外部，每月球磨機端頭襯板螺栓都會出現變形彎曲甚至斷裂的故障，更換該螺栓必須進入球磨機筒體內部，該螺栓損壞的次數很頻繁，大約每1月就得更換一次，每次4人，約24小時更換完，檢修時的溫度基本在70℃，同時筒體內的灰塵很大，作業環境惡劣。

根據球磨機現場故障分析，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的環形間隙（詳見圖2），球磨機在運作過程中，釩渣和鋼球大量進入隔熱層中擠壓襯板，導致襯板變形移位甚至損壞。

通過資料的查詢，發現原本設計時此處是用一塊直徑Ф1000mm、寬約180mm的鋼材對襯板進行了覆蓋，但使用周期非常短，數月就完全磨損，如果繼續采用此方式，一是焊接量大，二是沒有從根本上解決問題。

表1 大型高速球磨機襯板結構改造前后的對比表

圖1 球磨機進料端襯板

圖2 球磨機隔熱層環形間隙

2 改造方案

通過對球磨機的生產工藝和設備工況進行分析，結合多年檢修經驗，決定從設備本體的結構方面進行研究，提出設備結構的優化方案，從而達到降低球磨機進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，決定設計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入此腔體中，從而避免了球磨機端襯板的變形移位，降低球磨機進料端襯板變形移位的故障頻次，達到解決端襯板更換次數多的目的。

圖3 設計的新襯板

圖4 球磨機原襯板

針對球磨機端襯板螺栓斷裂的故障，雖然前面對襯板的結構進行了重新設計，避免了隔熱腔進入釩渣及鋼球，解決襯板故障的問題，但如果襯板本體出現損壞，釩渣及鋼球還是會進入隔熱腔內對襯板螺栓進行磨損。為避免此類情況，可在球磨機新型端襯板（圖5）的兩個螺孔的位置處，各設計一個保護管，其內徑略大于螺栓直徑為Ф40mm，外徑為Ф60mm，長度為100mm和140mm（詳見圖4球磨機端襯板螺栓保護管），完全可以避免螺栓被鋼球和釩渣擠壓變形甚至斷裂，從而降低球磨機端頭襯板螺栓變形斷裂的故障頻次，達到了解決端襯板螺栓更換次數多的目的。

圖5 球磨機E型端襯板

3 改造后效果

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

圖6 球磨機新型端襯板

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，為今后在設計和檢修的施工及類似的設備研究和開發提供了寶貴的理論依據和試驗經驗，為今后類似的檢修設備提供了新的思路和解決問題的方向。