改變襯板結構來提升磨機襯板使用壽命

陳忠華

（中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司 安徽合肥 230051）

磨機襯板一方面將能量傳遞給物料和研磨介質，另一方面保護磨機筒體不受物料與研磨介質運動沖擊而被磨損。磨機襯板的使用壽命主要與磨機運行工況、襯板材質及襯板結構等有關。當磨機使用工況確定，襯板材質已選擇最優(yōu)，但襯板使用壽命仍不能令人滿意時。通過改變襯板結構，來延長襯板的使用壽命是一種有效選擇。改變襯板結構有兩種方式：①改變襯板表面形狀，從而改變鋼球拋落軌跡，降低襯板承受的沖擊力，改變襯板的磨損方式；②改變襯板的外形尺寸和安裝方式，從而改變襯板的受力狀況和消除鑄造內(nèi)應力。兩種方式都能充分地發(fā)揮耐磨材料的長處，減少變形與斷裂，延長使用壽命，往往還可以提高粉磨效率。

1 改變球磨機襯板表面形狀

最突出的當屬水泥行業(yè)的溝槽襯板，目前已在國內(nèi)外廣泛應用。其特點是在襯板表面設計出與磨球直徑相關的環(huán)形溝槽，溝槽中始終有層料墊存在，分隔了磨球和襯板，減少了磨球與襯板間的直接磨損。同時，由于溝槽的存在，提高了物料與磨球的接觸面積，提高了磨機的粉磨效率。此外，溝槽襯板改變了磨球拋落軌跡，消除了磨球對裸露襯板的沖擊，降低了襯板斷裂的風險。不僅使得同等材質的溝槽襯板比其它型式的襯板更耐磨、更安全，還取得了增產(chǎn)、節(jié)電、提高水泥比表面積、降低水泥溫度、降低磨機噪音、降低鋼球磨耗等綜合效益。

在常規(guī)水泥粉磨工藝條件下，一倉最大鋼球直徑φ90mm，高鉻鑄鐵材質的階梯襯板很容易產(chǎn)生斷裂，而高鉻鑄鐵溝槽襯板卻可以安全使用不斷裂。1987年開始河南偃師水泥廠使用合肥水泥研究院高鉻鑄鐵溝槽襯板用于φ2.2×6.5m閉路水泥磨一倉的使用壽命在10年以上，并取得了增產(chǎn)降耗的良好效果[1]。用于Lafarge智利φ3.4×12m閉路水泥磨一倉和蘇州南新水泥廠φ3.4×11m閉路水泥磨一倉的使用壽命達8年以上，用于輥壓機聯(lián)合粉磨的數(shù)十臺φ4.2m~φ5m大型水泥磨，使用壽命皆超過15年。

2 改變球磨機襯板外形尺寸和安裝方式

2.1 雙螺栓孔的長襯板改為單螺栓孔的短襯板

多年前，國內(nèi)水泥行業(yè)的磨機襯板幾乎都是雙螺栓孔，如果材質是高錳鋼時，襯板容易凸起變形、拉斷螺栓而提前失效。如果材質是韌性不足的抗磨白口鑄鐵，襯板容易斷裂。雙螺栓孔的長襯板從襯板鑄造成型的角度來看，雙螺栓孔襯板的孔間距250mm，木模縮水約2%，兩個砂芯的間距為255mm。襯板凝固成型過程中要強制收縮5mm，必然產(chǎn)生很大的內(nèi)應力，熱處理未必能完全消除，使得襯板埋下了斷裂的隱患。所以當雙螺栓孔的長襯板改成單螺栓孔的短襯板，凸起變形和斷裂的非正常失效基本消除。

半自磨機襯板中有很多采用的高錳鋼系列的材質，其由于結構強度以及屈服強度不足，在使用過程中，襯板受到磨球不斷沖擊后，會造成襯板凸起變形。如果襯板是雙螺栓孔設計，兩螺栓間的襯板變形應力太大，會造成螺栓的崩斷失效。如將其改成單螺栓孔設計，可有效延長其使用壽命。

2.2 無螺栓的鑲砌襯板

很多球磨機采用無螺栓鑲砌襯板的結構，襯板的固定是依靠相互擠壓成整體圓環(huán)，利用“拱形”的力學原理研制出來，襯板外圈大，內(nèi)圈小，在磨球的不斷沖擊下，襯板結合越來越緊，越不容易掉落。使用鑲砌襯板的優(yōu)點較多：①節(jié)省了磨機筒體打孔的費用，也提高了磨機強度；②節(jié)省了一套筒體螺栓費用；③襯板的韌性要求大大降低，即使襯板開裂，由于相互擠壓在一起，也不容易脫落；④非常適合對螺栓孔漏粉要求高的情況。目前組合自固型（無螺栓）無螺栓鑲砌襯板，已大量應用于電力行業(yè)的煤磨中，安全可靠，使用壽命長，成本低。

3 改變半自磨機襯板結構的案例

半自磨機的主要功能是破碎和粗磨，用φ120~φ200mm大鋼球破碎-300mm大塊礦石。理想的狀況是：鋼球和礦石被提升到恰當?shù)母叨葤伮洌以诹锨虻闹翰繀^(qū)域，全部動能轉化為破碎功和粗磨功，而不是砸到裸露的襯板上。從實際應用情況來看，使用壽命短，凸起變形或斷裂的現(xiàn)象層出不窮，僅僅依靠調整化學成分、改變熱處理工藝等措施已無能為力。通過改變筒體襯板的結構設計，比如提升條高度、提升條夾角、提升條寬度、基板厚度等，往往會取得意想不到的效果。洛陽礦山機械工程設計研究院通過φ10.37×5.19m半自磨機的磨內(nèi)鋼球與礦石的運動軌跡進行仿真模擬，通過將筒體圓周由33件高提升條襯板和33件矮提升條襯板間隔排列，高提升條的高度不變，矮提升條的高度降至50mm以下，提升條夾角由50°改為60°。鋼球的提升高度降低，全部拋落到趾部區(qū)域，但不損失破碎能力。改變襯板結構后，磨礦能力未變，杜絕了襯板斷裂的現(xiàn)象，使用壽命也延長了一個多月[2]。青海某金礦通過將半自磨機襯板升條高度，有原有的150/80mm，提高至170/100mm，襯板平板部位厚度由70mm減薄至60mm，實現(xiàn)了襯板壽命提高了1500h[3]。

宜春某礦業(yè)公司通過對半自磨機筒體襯板進行結構上改造，將原有48塊襯板的結構改為72塊，將提升條數(shù)量較少為36條，提升條高度由原有288mm提升32~320mm，襯板壽命較原有襯板提升50%左右[4]。

4 結語

影響磨機襯板使用壽命的因素有很多，當其他因素不能改變時，通過合理的改變襯板結構，來延長其使用壽命。這在水泥行業(yè)普通使用的溝槽襯板，煤磨使用的無螺栓鑲砌襯板已得到有效體現(xiàn)。尤其是在使用壽命短的半自磨機襯板上，通過合理的設計襯板結構，能夠大幅度提高其壽命。