新型球磨机衬板的研制

2015-11-16葛升平

金属加工(热加工) 2015年13期

■ 葛升平

1. 概述

球磨机是水泥、石墨选矿工业中重要的设备之一，而衬板是主要的易磨损零件，每年消耗大量的金属材料。目前，球磨机衬板一般都采用高锰钢，其优异的耐磨性是建立在加工硬化基础上的，需在高应力条件下服役才能充分加工硬化，如果应力不足，则高锰钢不易被加工硬化，高的抗磨性未被发挥。球磨机正常工作时，筒体转动产生离心力将磨球带到一定高度后下落，对物料产生冲击和研磨作用，若衬板承受到的应力不足，则高锰钢不易被加工硬化，其耐磨性不能得到充分发挥，高锰钢衬板磨损较快，使用寿命短，因此会造成大量的材料消耗，加大了磨矿成本。

针对这种情况，我们通过5年大量的工业性试验，开发生产了一种生产工艺简单，成本低，强韧性好，使用寿命长的新型稀土低合金耐磨钢衬板，其耐磨性是高锰钢衬板的1.5倍，能够满足工况要求，用户较为满意，现已在黑龙江省鸡西市柳毛石墨矿、麻山石墨矿批量使用，效果较好。

2. 衬板材质的成分设计

球磨机衬板在使用时，要承受一定的冲击和磨料磨损，因此其材质要求既具备优良的耐磨性，又要有良好的冲击韧度，为此衬板材质采用加入多种元素的合金铸钢。

（1）碳对钢的硬度、耐磨性、综合性能及淬透性都有影响，碳含量低时，冲击韧度好但淬透性不高，硬度低，耐磨性差；反之，淬透性高，但冲击韧度低，易产生裂纹和断裂现象。控制wC＝0.4%～0.55%。

（2）铬、锰均显著提高钢的淬透性，有利于提高耐磨性，但锰过高时对冲击韧度不利，因此控制wCr＝0.8%～1.8%、wMn＝0.8%～1.8%。

（3）硅溶于铁素体中，强化作用很大，能显著提高钢的屈服强度、屈强比和硬度。但硅量较高将显著降低钢的塑性和韧性。控制wSi＝0.8%～1.0%。

（4）钼显著提高钢的淬透性，与铬同时使用可抑制低温回火脆性，控制wMo＝0.3%～0.5%。

（5）稀土具有脱氧、脱硫、细化晶粒，以及消除魏氏体组织的作用，对提高钢的韧性尤为突出。因此，在熔炼过程中加入适量稀土合金，控制wRE＝0.25%～0.30%。衬板材质的化学成分如表1所示。

表1 新型衬板的化学成分（质量分数） (%)

3. 新型衬板的生产

（1）铸造工艺新型衬板单件重量为78kg，最大厚度尺寸70mm，铸件表面均不加工。造型方法采用手工砂型铸造，水玻璃砂，表面干型，砂芯烘干，模样线收缩率2%，倾斜浇注。衬板的结构如图1所示。衬板铸造工艺如图2所示。

（2）熔炼工艺采用酸性炉衬，0.5t/h中频感应电炉熔炼。熔炼时严格按配料单准备好原材料，并按加料顺序要求装料；中间加料时，原料不得带有冰水或水泥浆，经预热后方可加入坩埚内；熔炼中要经常捣料助熔，防止“搭桥”；大部分炉料熔清后加入10%碎玻璃（或干石英粉）造渣，然后扒渣取样；炉前化验C、Cr、Mn、Si含量，不合格应进行成分调整；待钢液温度达到1600℃左右时（用远红外线测温仪测得），用0.2%铝进行终脱氧；在烘烤后（＞600℃）的钢包中放入稀土1#合金孕育后，停电倾炉出钢。往包内撒入适量保温聚渣剂覆盖，钢液静止1～2mi n后，再一次扒渣取样，进行浇注。

（3）热处理工艺热处理在RJ X-45箱式电阻炉中进行，热处理工艺为：880℃×2h正火+88 0℃×2 h淬火（自制聚乙烯醇淬火冷却介质）+220℃×3h回火。新型衬板热处理工艺曲线如图3所示。衬板淬火后一定要及时进行回火，经检验后未发现变形和裂纹。为获得其显微组织和力学性能，在已热处理后的衬板上用线切割制取标准试样。检测其显微组织为：板条状马氏体+针状马氏体+残留奥氏体。金相组织如图4所示。通过里氏硬度计测定平均硬度为50～56HRC。用JB30型摆锤式冲击试验机测定冲击韧度aK=20J/cm2。