礦用球磨機雙金屬復合鑄造襯板的研究解析

摘 要 礦用球磨機雙金屬用來保護球磨機筒體，使得研磨和物料能夠避免直接沖擊，而這種沖擊會產生一定的摩擦，從而破壞零件。到目前為止，我國在大型球磨機襯板上使用的材料常偉高錳鋼材質，這種材質雖然有很好的韌性，但是其不耐磨，達不到合適的強度要求。在使用過程中，也容易發生變形的情況，使得磨機襯板容易發生脫落，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行配合使用。而高鉻鑄鐵磨球則具有很大的優勢，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。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，容易發生斷裂的現象，從而使得韌性十分不足。筆者對礦用球磨機雙金屬復合鑄造襯板進行研究。

關鍵詞 礦用；磨機；雙金屬；復合鑄造

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

礦用球磨機在研磨物料的過程中，會出現很多液體，這些液體使得襯板在磨損時，容易發生腐蝕、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，從而容易發生破碎。目前為止，我國球磨機襯板，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比較差，同時屈服強度也比較低。這種情況，使得變形容易發生。因此高鉻鑄鐵容易發生各種變形情況，使得整個沖擊韌性較差，破裂情況也十分嚴重。

1 礦用球磨機雙金屬復合鑄造襯板失效形式

山、建材以及電力行業等。使用磨機的過程中，襯板會因為同研磨介質，從而產生一種摩擦，這種摩擦，會對設備產生十分大的消耗量。磨機襯板根據不同的工作場所，以及不同的工況條件，在作業過程中，產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。為了方便襯板進行使用，要求襯板具有的耐磨性與韌性都達到一定要求。

要對球磨機的轉速進行設計，此時需要筒體內的磨球，能夠被帶到一定的高度之后，處于一種失控狀態，最終呈拋物線軌跡，達到自由下落的目的。在底腳區，磨球會發生拋落與泄落現象，此時會產生比較大的沖擊力，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，從而進行碰撞。襯板受到作用力的沖擊之后，襯板與物料會因為滑動，同時磨球在其中進行滾動，產生一種研磨。當襯板受到各種沖擊之后，不停的沖擊，使得襯板會發生各種斷裂情況。而在襯板的表面，也會因為礦粒而產生一定的碾壓，這種情況使得塑性發生變形，由于襯板的表面會受到礦料的壓力，這種壓力使得塑性發生變形。如果塑變發生比較多之后，塑性則會達到一定的程度，從而形成金屬表層材料，材料的表面會因為疲勞裂紋而產生脫落現象，材料金屬表面發生脫離情況，當報廢情況發生之后，硬度比較低，這種低硬度表面的襯板使得表面產生較深的滑痕。溝槽也比較深，此時邊緣也容易發生變形的情況。這種硬度比較高的襯板，因為表面光滑，不會發生塑性變形情況。當磨球受到離心作用力時，會發生上升，這種上升使得磨球、礦料以及襯板之間產生一種滾動，這種滾動與滑動使得整個運動過程有效進行。襯板在進行微切割時，會產生一種作用，這種作用使得襯板的表面會發生切削磨損。這種金屬濕式磨球機，會產生礦漿，這種礦漿會發生腐蝕作用，腐蝕作用使得襯板的磨損更為嚴重。

2 礦用球磨機雙金屬復合鑄造襯板的材質要求

球磨機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，從而導致硬化效果不夠好。耐磨性能達不到要求，在球磨機運行過程中，容易發生故障。國內外，近些年來，在研制過程中，會產生各種高錳鋼、中碳合金鋼，這些材料都使得材質襯板等問題發生，因此濕式磨機在使用過程中，會有各種不同的材質襯板，并且會出現很多使用效果不理想的情況。其中最為主要的表現便是壽面比較短暫。

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中的磨機襯板。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性，但是還存在很多其他問題，比如費用比較高、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現，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，組織的耐磨性會因為硬度大而增大。而奧氏體、貝氏體在耐磨性方面則遠遠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，此時耐磨性也發生了比較大的變化。生產過程中，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，應當保證一定硬度。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，發生加工硬化情況，同時耐磨情況也不容易發生。該理論在工程實踐中，也被證實。

3 礦用球磨機雙金屬復合鑄造襯板性能要求

礦用球磨機雙金屬復合鑄造襯板需要具有較高的硬度，具備優良的韌性，同時還要對其淬透性優良進行選擇，良好的工藝性能，同時對經濟與工業生產也提出了要求。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，大小可以用經由淬火獲得淬透層深度進行表示。在實際過程中，這種性能需要對淬火后組織均勻性的指標進行衡量。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 經濟與工業生產可行性

解析礦用球磨機雙金屬復合鑄造襯板的研究過程中，要從兩個方面進行考慮，一方面是耐磨件要在一定情況下對工況條件進行滿足，要盡量降低所生產的成本。從另一個角度來說，還要注重考慮使用單位在經濟上的效益，這種效益應當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。不少學者認為，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Hm/Ha<0.8時，材料表現為硬磨料磨損。在此種情況下，要保證材料的耐磨性，應當根據Hm/Ha 值不斷增加，當Hm/Ha>0.8時，這種軟磨料發生磨損情況時，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，發生的疲勞裂紋，以及宏觀剝落等情況發生，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、剝落等情況時有發生，則會導致硬度越來越高，從而達到耐磨的效果。

3.3 良好的韌性

如果襯板耐磨件是在磨料磨損工況下進行的，那么就應當將韌性作為一項十分重要的性能指標，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制受到抑制，從而抑制材料斷裂。在具體案例中，應當根據相應的情況，比如工況條件，提出要求，在整個過程中，應當不能夠低于10 J/cm。十分值得注意的是，對于球磨機襯板這種類型的耐磨件，當其處于運動中時，可以從兩個方面進行考慮，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生直接碰撞，在襯板的表面也會因為沖擊力比較大，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，不能夠達到足夠硬化的程度。從另一個角度來說，球磨機一般其襯板的尺寸較大，所以在受到充分硬化之后，容易產生應力集中，從而發生宏觀斷裂的情況。這些情況的發生，使得襯板本身也存在很多的缺陷，如果此時通過熱處理，或者安裝應力也時常發生。按照不少學者的觀點，則認為應當在實驗的基礎之上，對磨損機制進行考慮，針對沖擊韌性值對大型球磨機襯板的耐磨材料進行分析，此時需要保證其沖擊韌性值應當為10 J/cm。

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作者簡介

李維強，男，漢族，福建上杭人，現任職于紫金礦業集團股份有限公司。endprint