第一篇：水泥球磨機提高產量方法和球磨機磨礦和分級工藝介紹

水泥球磨機提高產量方法和球磨機磨礦和分級工藝介紹 采用Φ3200×13000mm水泥球磨機+輥壓機+選粉機的閉路粉磨系統(tǒng)

時，如何提高球磨機產量？

1.調整球磨機研磨體的裝載量

根據生產試驗，發(fā)現(xiàn)增大研磨體裝載量，并不能達到增產的效果。摸索發(fā)現(xiàn)，最合適的研磨體裝載量應將鋼球配球控制在額定裝載量的95%。

2.優(yōu)化球磨機鋼球的級配

分析Φ3200×13000mm水泥球磨機篩余曲線，得知一倉料端曲線下降不明顯，說明該倉的粉碎能力不是很強；二倉出現(xiàn)較長的水平線段，說明該倉鋼球級配有問題，為此對研磨體做出相應的調整：(1)增大一倉平均球徑，降低二倉平均球徑；(2)優(yōu)化一，二倉填充料。3.輥壓機擠壓效果的改進方法

Φ3200×13000mm水泥球磨機是雙倉磨，破碎功能部分轉到輥壓機上，這種情況下，擠壓物料更易達到質量指標。但考試由于產量的增加，輥壓機壓力減小，輥縫仍是原來設定的范圍，致使通過量增大，物料擠壓效果差，10mm以上顆粒含量較多，吐槽量增大，出口篦板易堵塞，部分顆粒沉積于二倉內消弱了研磨作用，輥壓機主題故障頻繁，運轉率僅達40%左右，影響水泥球磨機產量。改進措施：大修輥壓機，焊補輥面，將輥縫設定稍微減小。4.提高選粉機選粉效率

調整合理的循環(huán)負荷，一般為K=218%時，選分效率達到78%左右，選粉機得到最大發(fā)揮，此外定期更換選粉機葉片，提高Φ3200×13000mm水泥球磨機產量。

5.加強水泥球磨機通風和系統(tǒng)密封，減少漏風

適當通風，可排出水泥球磨機磨內微粉，減少過粉碎，同時排出水蒸氣，減少粘球。另外，對與球磨機相連提升機、選粉機等生產設備進行密封，改善鎖風效果。

6.降低粉磨溫度，加強粉磨系統(tǒng)散熱

粉磨系統(tǒng)溫度高，部分石膏脫水影響水泥質量，增加細粉靜電吸附作用，球磨機內糊球加重，使過粉磨現(xiàn)象嚴重，所以，要注重系統(tǒng)表面散熱。

7.定期清倉，及時補球。

在選礦生產工藝過程中，磨礦和分級是非常關鍵和重要的一環(huán)，磨礦機是一個能耗高、作業(yè)效率低、故障多發(fā)的設備，對磨礦機的運行狀態(tài)監(jiān)測，不但可以提高設備效率和生產率，降低能耗，減少故障，而且可以提高經濟效益，保證生產正常進行。

由于行星球磨機粉磨過程中球磨罐能夠全封閉，所以既可以干磨，也可以濕磨；還可以在磨罐內充入不同的氣體，實現(xiàn)不同氣氛下的粉體加工。研究磨球的運動規(guī)律，有助于深入理解行星球磨機的粉磨機理，對科學實驗與實際生產中操作參數(shù)的優(yōu)化有重要意義。

當行星磨中的磨球所受慣性力的合力在球磨罐徑向上的分量指向罐外時，磨球會受到球磨罐的支持力而不脫離球磨罐內壁；當磨球所受慣性力的合力在球磨罐徑向上的分量指向罐內時，磨球將脫離球磨罐內壁內對側撞擊。

同時提高球磨罐的公轉速度和自轉速度或采用大直徑的磨球可顯著增大磨球所受慣性力，從而使磨球能量顯著提高，粉磨效果顯著增強；而改變球磨罐內徑不會明顯改變粉磨效果。

當球磨罐的自轉角速度遠大于公轉角速度時，磨球將不會脫離球磨罐而失去對物料的撞擊作用。

振動篩由于其結構緊湊，分級脫水效率高，與磨礦機配合使用可以大大提高現(xiàn)況效率，然而振動篩是在高頻振動下工作，其結構承受著交變力的作用，在長期作用下不可避免地要發(fā)生損傷，一方面會改變振動篩的振幅和頻率，影響篩分效率，另一方面影響振動篩的壽命，因此，對振動篩的工作狀態(tài)監(jiān)測，可以保證設備的高效工作，減少損失，延長壽命。

采用雙單片機結構對球磨機和振動篩工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測不僅打破了PC機壟斷礦山設備監(jiān)測診斷系統(tǒng)主機的地位，而且在監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性、經濟性、適應性等方面都顯示了無比的優(yōu)越性。所研制的系統(tǒng)監(jiān)測試驗表明，不僅智能化程度高，運行穩(wěn)定可靠，而且還具有下列特點：

（1）參數(shù)設置靈活，系統(tǒng)在運行過程中可隨時進行標準值的設定。（2）通用性強，由于該系統(tǒng)在初次上電時首先測取設備在正常狀態(tài)時各參數(shù)的參考標準值，因此對同類型的球磨機和振動篩都可監(jiān)測。（3）狀態(tài)顯示直觀，適合現(xiàn)場需要。

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第二篇：球磨機磨內篩分專利技術改造在水泥粉磨中的應用

球磨機磨內篩分專利技術改造在水泥粉磨中的應用

水泥工業(yè)需要粉磨大量的礦物質原料。如何降低粉碎能耗，提高產量和質量，使粉磨過程最優(yōu)化，一直是水泥行業(yè)科研人員的努力方向。普通管磨機粉磨水泥時，一是當產品的比表面積超過400m2/kg時，就會產生糊段和結塊現(xiàn)象，但采用小規(guī)格的研磨體，由于單位重量的個數(shù)多，比表面積大，單位時間內沖擊研磨物料的次數(shù)多，水泥粒度分布曲線陡、強度高，粉磨高細水泥亦不會發(fā)生水泥凝聚和結塊現(xiàn)象；二是由于物料在磨機內各個部位不同粒徑的物料混雜在一起不利于用不同的研磨體進行破碎或研磨，從而造成能耗高、產量低。近年來對管磨機進行磨內篩分技術改造（亦稱高產高細磨內改造技術）由于其不增加設備動力，只是對磨機內部結構進行改造?？梢赃_到提高產量，降低電耗，提高成品比表面積的目的。同時由于投入少，技術改造時間短，所以很受歡迎。

XCM 磨內篩分技術改造其原理是在普通管磨機內設置篩分裝置取代原有的隔倉裝置，對前倉物料進行強制篩分，攔截大顆粒，讓這些大顆粒仍然回到球倉內繼續(xù)用大尺寸的鋼球進行破碎，合格的細料進入后倉。同時根據物料本身的特性、粒度、工藝狀況，各倉配以合適球、段級配，以控制進入后倉物料的平均粒徑。細磨倉采用大表面積的小規(guī)格研磨體，大大提高磨機的研磨能力，從而獲得高產量、高比表面積的成品，最大限度提高磨機粉磨效率。

XCM磨內篩分技術改造實質是使物料在磨內用相應尺寸的研磨體逐級粉磨，并及時逐級篩分，從而可使物料在電耗較低的情況下磨成成品。

那么怎么樣將一臺普通的管磨機改造成高產篩分磨機呢？筆者認為必須從三個方面入手：一是要選擇性能好的磨內篩分裝置；二是要對磨機的內部的工藝參數(shù)進行科學的調整；三是改造過程中雙方的交流配合，三者缺一不可。

一、篩分裝置

作為磨內篩分技術改造的核心裝置——篩分裝置性能的好壞是普通管磨機改造能否成功的前提。那么怎樣的篩分裝置才是一個好的篩分裝置呢？筆者認為：一是篩分動力要大，用重力作為篩分動力輔以徑向堆積壓力進行篩分，才能使篩分效率高，篩分徹底；二是過料能力強，有好的篩分動力不一定過料能力就好，還必須有較大的篩分面積，使粗細料盡快篩分；三是通風能力強，最大限度改善磨內通風，降低磨內溫度，防止磨內不良現(xiàn)象發(fā)生； 四是自潔能力強，消除篩分裝置的堵塞現(xiàn)象；五是料位調節(jié)功能，可以使球倉保持最佳的料球比，以充分發(fā)揮球倉的粉碎效率；六是使用壽命長，這點往往在改造過程中被多數(shù)使用廠家所忽視。目前絕大部公司所采用的篩分裝置大致分兩類，一類是揚料板不帶篩分板，使用壽命較長。但篩分功能由軸向篩分板完成，由于篩分動力為側向堆積壓力，篩分不徹底，性能較差；另一類是揚料板帶篩分板，篩分動力為重力，篩分徹底性能好，但磨損大、使用壽命短。由于制造能力的限制，不少制造廠家偷工減料，篩分板一般用S=1~2.5mm不銹鋼板或S=3mm冷軋鋼板制作，壽命一般在6—12個月。

二、磨內工藝參數(shù)的確定

有了好的篩分裝置只是普通管磨機改造成篩分磨的一個基礎，更重要的是磨內改造工藝參數(shù)的確定，磨內工藝參數(shù)的確定直接決定了改造的成敗。不少做磨內改造的公司由于技術力量不足，只是憑經驗確定篩孔的大小，進行級配和倉長的調整。磨內改造成了一種撞大運，成了更好，成不了就一走了之。造成大多數(shù)磨內改造效果不明顯。為了科學地進行磨內改造，我們利用外資企業(yè)的獨特優(yōu)勢，由興城技術研發(fā)中心進行大量的試驗和數(shù)據處理，在中國首次提出磨內篩分工藝參數(shù)確定的科學理論，并在實踐中取得了良好的效果。

2.1、篩分循環(huán)負荷率和篩分效率

篩分循環(huán)負荷率

篩分循環(huán)負荷率過低，不利于發(fā)揮篩分的產量高，電耗低的特點;篩分循環(huán)負荷率過高，篩分效率低，易堵塞。不利于前倉的破碎，易發(fā)生飽磨等不良現(xiàn)象。因此合理的篩分循環(huán)負荷率對于管磨機磨內篩分改造很重要。

2.2、倉長

管磨機進行磨內篩分改造，確定倉長非常重要。倉太長，篩分循環(huán)負荷率過低，不利于發(fā)揮篩分的產量高，電耗低的特點。倉太短，篩分循環(huán)負荷率過高，篩分效率低，易堵塞，不利于前倉的破碎，易發(fā)生飽磨等不良現(xiàn)象。而且每個倉倉長確定的方式和側重點是不一樣的。

2.3、篩分裝置的篩徑

篩分裝置的篩徑的確定主要由前倉長度、入磨物料的平均粒徑、篩分循環(huán)負荷率和物料的水分和物料的種類等因素決定。

2.4、鋼球、鋼段級配

普通管磨機經過磨內篩分改造后，使物料在磨內各倉用相應尺寸的研磨體逐級粉磨，并及時逐級篩分。各個倉內的物料粒徑組成發(fā)生了變化，同時物料流速加快，產量增加，因此各個倉的研磨體級配要作適當調整。

三、磨內改造過程中的注意事項

在中國管磨機磨內改造中失敗的案例較多，或者說雙方合作滿意的較少。就我們調查后發(fā)現(xiàn)失敗的原因大致有以下幾個因素。

1、篩分裝置的性能差，對整個磨內改造技術不完全掌握。只是更換篩分裝置就萬事大吉了。造成效果不明顯，甚至出現(xiàn)負作用。

2、從事磨內改造的廠家或人員為了做成業(yè)務，片面夸大磨內改造的效果。結果在改造過程中實際的效果和被改造的廠家希望值相差過大，造成雙方合作不愉快。筆者曾見國內一家公司宣傳一磨內改造案例提高產量100%，后來經筆者了解后得知，在改造過程中磨機前面加了輥壓機作預粉磨，這是典型的誤導消費者。實際上對于運行正常的管磨機進行磨內改造產量提高一般在15-20%左右，降低電耗20%左右。

3、改造前的溝通不夠，雙方配合不協(xié)調是失敗的另一個很重要的原因。從事磨內改造的人只是懂磨內改造這項技術和結累一定的實踐經驗，這些往往多是共性的東西。而對于每臺具體的磨機而言，真正了解的是使用磨機的廠家。不少廠家在改造過程中匆忙進行，從事磨內改造的人不深入了解整個粉磨系統(tǒng)的工藝狀況，根據經驗進行。而生產廠家以為是從事磨內改造人的事。結果在過程中達不到預期目的時，相互責怪，造成技術改造以失敗告終。

因此要搞好磨內篩分改造，不僅要有好的篩分裝置，豐富的實踐經驗。雙方還要有良好的心態(tài)，對改造后的效果有一個正確的估計，不能過分夸大。不能偏面地追求產量，而更要注重節(jié)能效果。在改造實施過程中，雙方要充分交流與配合。只有雙方充分的交流后對整個粉磨系統(tǒng)的工藝狀況有了足夠的了解。同時，磨機使用廠家有條件的要做磨機改造前的篩余曲線，磨內不同部位的粒徑分析。雙方共同制訂出詳盡的改造方案和實施計劃，并在實施過程中根據實際情況作出調整。只有這樣才能取得好的效果。

四、突出效果

4.1與普通高細磨和其他型式篩分磨相比

運用我公司磨內篩分改造技術及XC篩分裝置打造成的篩分磨與普通高細磨和其他型式篩分磨相比具有明顯的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1)普通高細磨的篩分腔窄，球倉的小鋼球或破球以及塊狀物料很容易進入篩分腔而卡住，使立篩板變形或破損，影響篩分效率，而XCM篩分裝置不存在這種缺陷結構；

2)普通高細磨的篩分依賴于內置的“立篩板”，物料從前倉到后倉的流動完全依賴磨內物料料面差來完成，是一種側向堆積壓力作用的“靜態(tài)”篩分；而XC篩分裝置采用的是滾動篩，物料在滾動篩上運動的同時進行篩分，因此是一種重力作用的“動態(tài)”的篩分，篩分效率更高。

3)普通高細磨的篩分板是平面結構，很容易變形和破損，而XC篩分裝置中用于篩分的滾動篩是立體結構，難于變形和損壞。

4)寶利分選磨內置的物料分選系統(tǒng)設計了徑向立式篩板，取消了普通高細磨中的盲板，這一結構設計對解決長磨機粉磨過程中糊球、糊段、通風不良尤為有利。

4.2與閉路磨相比

運用我公司磨內篩分改造技術及XC篩分裝置打造成的篩分磨,它的高效率主要來源于大比表面積的微鍛和內置的物料篩分系統(tǒng)，綜合兩者的特點具有相得益彰的效果，它與傳統(tǒng)的閉路磨相比有著不可爭辯的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1)投資省

以φ2.4×13m磨機為例，閉路磨系統(tǒng)包括選粉機、提升機、回灰輸送設備以及土建設施投資大約在80萬元左右，而選擇我公司磨內篩分改造技術及XC篩分裝置，僅需15萬元左右(主要包括: XC篩分裝置、XC活化裝置、XC磨尾卸料裝置)。用戶可磨機本體部分外購，“內臟”由我公司配置。

2）磨機產量

普通閉路磨由于選粉機選出的粗粉進入球倉，對球的沖擊形成緩沖效應，削弱了球的破碎能力，影響磨機產量的發(fā)揮。而我公司磨內篩分改造技術及XC篩分裝置打造成的篩分磨的破碎倉和研磨倉有著嚴格的分工，球倉主要“破”，鍛倉主要“磨”，內置物料篩分系統(tǒng)。能及時將破碎倉的細粉選出并送入研磨倉，提高球倉及鍛倉的破、磨效率。一般情況下，在同樣比表面積條件下，對普通閉路磨運用我公司磨內篩分改造技術及XC篩分裝置改造，產量都有較大提高。

3）節(jié)約能耗

閉路磨的生產工藝相對復雜，需要一臺選粉機和2～3臺提升、輸送設備，因此需提供大量的電能來支持這些設備的正常運行。運用我公司磨內篩分改造技術及XC篩分裝置打造成的篩分磨為開路生產，內置XC篩分裝置隨磨機筒體運轉無須動力。以φ2.2×7.5m閉路磨為例，選粉機加上提升及輸送設備總裝機容量85kw左右，改造后每天節(jié)約電費800元，年費用27萬元左右。

4）提高比表面多摻混合材

普通的閉路磨（指配轉子式選粉機或離心選粉機）水泥比表面積在300㎡/㎏左右。而運用我公司磨內篩分改造技術及XC篩分裝置打造成的篩分磨的粉磨工藝為開流生產，加上微型鋼鍛的高效率研磨，水泥比表面積都可確保340㎡/㎏以上，水泥三天強度提高3～5Mpa,至少可多摻混合材5%左右，噸水泥生產成本下降5元左右。

5）改善水泥顆粒級配，提高水泥品質

水泥顆粒級配對水泥性能有直接的影響，特別是32um以下顆粒含量對強度增長起主要作用，而大于65um的水泥顆粒難于水化，活性很小最好沒有。運用我公司磨內篩分改造技術及XC篩分裝置打造成的篩分磨可改善水泥顆粒級配，提高水泥品質。以φ2.4×11m閉路磨機為例，對改造前后的水泥產品分別取樣，測試結果如下：改造前細度控制≤3%，產量在24.5t/h左右，32um以下水泥顆粒累積分布為54.93%,大于65um的水泥顆粒累積分布為21.98%;改造后為開路磨，在同樣工況條件下細度控制≤4%，產量在23t/h左右，32um以下水泥顆粒累積分布為82.91%,大于65um的水泥顆粒為2.5%。水泥三天強度平均提高4.6Mpa。

6）物資消耗和設備運轉率

由于閉路粉磨系統(tǒng)工藝相對復雜，設備增多，人力、物力、財力消耗在所難免。取消選粉機運用我公司磨內篩分改造技術及XC篩分裝置打造成的篩分磨為開流磨，簡化了工藝流程，設備運轉率大幅度提高。

7）研磨體消耗

由于鍛倉主要以研磨為主，加之微鍛選用優(yōu)良材質，微鍛的消耗相當?shù)?，約30克/噸水泥左右；微鍛的沖擊力小，因而鍛倉襯板的磨損亦相應減小，鋼球的消耗與普通磨機差不多。

8）勞動強度及勞動環(huán)境

取消選粉機開路生產，無粗粉回灰，磨頭的回灰揚塵沒有了，配料現(xiàn)場的工作環(huán)境得到了很大改善；再有進入鍛倉的物料經過嚴格分選，磨尾的籠篩出口再也見不到粗顆粒的熟料和其它物料，勞動環(huán)境和勞動強度大為改觀。

第三篇：水泥工業(yè)球磨機襯板技術質量的優(yōu)化與節(jié)能選擇

水泥工業(yè)球磨機襯板技術質量的優(yōu)化與節(jié)能選擇

水泥工業(yè)球磨機內主要使用兩大類耐磨件產品，即磨球和襯板。我國因磨損消耗的金屬材料超過200萬噸以上，其中磨球耗材所占比例約55﹪，襯板耗材所占比例約11﹪。由此可見，磨球和襯板在耐磨材料中的份量。

近幾年來，伴隨著水泥工業(yè)的結構調整和技術創(chuàng)新，水泥粉磨工藝裝備技術水平得到空前提高，帶動和促進了耐磨材料行業(yè)的繁榮與發(fā)展，在磨球的生產和應用上表現(xiàn)尤為突出。過去，低鉻磨球占據市場主要份額；目前，高鉻磨球則以其低耗損、高耐磨性被廣大水泥企業(yè)所認知，高鉻磨球實現(xiàn)了量的突破與質的飛躍，市場份額明顯飆升，縮短了與國外先進水平的差距；今后，高鉻磨球勢將統(tǒng)御市場，領軍行業(yè)。而在耐磨襯板的生產與應用中，與磨球市場的火熱相比，耐磨襯板卻是冰火兩重天，一些高品質﹑高性能化產品如高鉻合金襯板并未得到全面的推廣和應用。

筆者曾于2003年10月21日、2006年10月17日、2008年10月16日分別在中國建材報第一﹑第二版上發(fā)表了“高合金襯板的‘春天’”,“高合金耐磨襯板在特大型球磨機上成功實現(xiàn)國產化”,“高鉻合金鑄鐵襯板在水泥工業(yè)中的應用與展望”三篇文章，吁請大力推廣和應用高鉻合金襯板（超長效使用壽命6~12年，節(jié)能降耗增效顯著，趕超國際襯板先進技術水平）。但時至今日，高鉻合金襯板或優(yōu)質化產品的應用所占份額并沒有完全得到拓展。而中、低合金鋼類襯板則充斥市場，且品種多、材質雜，質量標準不一，林林總總，魚龍混雜，良莠不齊。

由于合金鋼類材料的多樣化，給生產者和使用者帶來了諸多困難，大有眼花繚亂之勢。更有甚者，由于市場的不規(guī)范性和信息不對稱性，無序競爭，低端競爭（低品位，低技術含量，低價格，以劣充優(yōu))依然存在，以低價混高價、以次充好等不良行為彌漫市場，稍有不慎就會上當受騙，給使用者帶來不必要的損失。高錳鋼類襯板作為一種傳統(tǒng)的普通耐磨材料，在冶金礦山球磨機上具有一定優(yōu)勢，但在制備水泥球磨機襯板時由于加工硬化能力不足而易早期失效，這早已是業(yè)界的共識。但在我們市場調研中發(fā)現(xiàn)，仍有大部分水泥企業(yè)特別是中小企業(yè)繼續(xù)使用，在四川、云南、貴州等邊遠省份的區(qū)域市場中應用較多。凡此種種，反映了耐磨襯板市場的不規(guī)范性。

隨著我國經濟平穩(wěn)較快發(fā)展和經濟社會環(huán)境的持續(xù)改善，建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會，水泥工業(yè)的發(fā)展所面臨的“節(jié)能減排”任務愈加緊迫。因此，適時地大力推廣和合理選擇使用水泥工業(yè)高效節(jié)能襯板，擴大高性能化襯板的應用范圍，是節(jié)能降耗的有效途徑之一。合理選擇與應用的關鍵在于正確分析易磨部件的使用環(huán)境、工況條件和磨損機理，耐磨材料的技術性能和以往的使用經驗，兼顧技術先進、生產可靠、經濟合理的原則，達到節(jié)能減排、降耗的目的。襯板性能的優(yōu)劣，不僅影響金屬材料和能源的消耗，更重要的是影響設備運轉率，影響水泥產量和生產成本。

要迅速徹底地轉變傳統(tǒng)的只講價格不講品質，只求數(shù)量不講質量，只講眼前不顧長遠利益的采購觀念，去粗取精，去偽存真，選擇優(yōu)勢企業(yè)，使用優(yōu)質產品，實現(xiàn)科學的性價比采購，在材料多樣化的市場條件下，對于水泥工業(yè)“節(jié)能減排”來說，是新形勢下必須做出的一種戰(zhàn)略抉擇。根據現(xiàn)有耐磨襯板市場使用情況，依據相關前沿技術市場資源，現(xiàn)予推薦兩種優(yōu)質耐磨襯板材料，懇望大家拋磚引玉，互動互信共鳴，營造放心消費環(huán)境，創(chuàng)新創(chuàng)優(yōu)產品，完善粉磨系統(tǒng)優(yōu)化

節(jié)能技術，提高水泥行業(yè)節(jié)能能力，不斷滿足我國水泥工業(yè)球磨機襯板的巨大市場需求。

一、高性能化襯板之高鉻合金鑄鐵（鋼）襯板

1.高鉻合金鑄鐵襯板的特性與標準

高鉻合金鑄鐵一般是指含鉻量在12%~30%，含碳量在2.4%~3.6%范圍內的合金白口鐵。它的顯著特點是M7C3型共晶碳化物顯微硬度HV1300~1800，呈斷網狀、孤立狀彌散分布于馬氏體(金屬基體中最硬的組織)基體上，減少了對基體的割裂作用。因此，高鉻合金襯板具有高強度、強韌性和高耐磨性，其性能代表了目前金屬耐磨材料的最高水準。國外已大量應用于水泥大型球磨機上，一般使用壽命(一倉)在6~8年，二、三倉在12年以上，表現(xiàn)了良好的耐磨性。上世紀70年代中后期，我國材料科學工作者開始研究并推廣應用高鉻鑄鐵襯板，形成了一系列工藝技術理論及其技術規(guī)范，并于1998年制定了國家建材行業(yè)標準JC∕T691-1998《高鉻鑄鐵襯板技術條件》，2007年又對此標準進行修訂和完善。

在實際應用中，對沖擊載荷較大的工況一般采用低碳高鉻鑄鐵(鋼)襯板；對沖擊載荷較小的工況采用高碳的高鉻鑄鐵襯板，以便充分發(fā)揮材料的耐磨性能。如含C2.4%~2.65%的Cr15襯板可用于椎4.2m以下磨機(一倉)；含C2.65%~2.85%的Cr20﹑Cr26襯板可用于椎4.2m以上磨機；磨前有預粉系統(tǒng)，如“輥壓機+水泥磨”時，平均球徑≤60mm，C含量可以再高些，可保證使用壽命(一倉)8~10年，二、三倉耐磨時間更長。磨頭板可選用中(低)碳高鉻鑄鐵材料；出料篦板可選用中、高碳高鉻鑄鐵材料；分塊組合成的隔倉板可選用低碳高鉻鑄鐵材料。

2.高鉻合金襯板的實際應用與節(jié)能優(yōu)勢

原唐山水泥機械廠、駐馬店三山實業(yè)有限公司、合肥水泥研究院耐磨耐熱材料廠、河北鼎基鋼鐵鑄件制造有限公司、廣州有色金屬研究院耐磨材料廠、無錫東方抗磨材料有限公司等國內具有代表性的生產廠家制造的高鉻鑄鐵襯板，均表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性。值得一提的是，駐馬店三山實業(yè)有限公司生產的高鉻鑄鐵類襯板有Cr13、Cr15、Cr20、Cr26，用于不同規(guī)格型號椎1.83m、椎2.2m、椎3m、椎3.5m、椎3.8m、椎4.2m、椎5m、椎5.4m等磨機上200多臺(套)。其中Cr15襯板用于原河南省偃師縣水泥廠椎2.2×6.5m磨機上一倉，連續(xù)使用達13年之久；用于河南鄭州順寶水泥股份有限公司椎3×9m磨機上一倉，連續(xù)使用達7年之久。2003年5月用于大宇水泥(山東)有限公司特大型磨機椎5.4×15.5m上的Cr26襯板、磨頭板，已連續(xù)運轉6年以上，據客戶反映，其磨頭板使用壽命已超過原進口磨頭板的2倍以上，估計仍能使用2年左右。大量的應用事實足以證明高鉻合金襯板應用于水泥工業(yè)磨機上是安全的，且耐磨性強，使用壽命長，節(jié)能增效十分顯著。特別是在新型干法水泥生產線上，隨著預破碎，預粉碎，預粉磨等磨前預粉技術水平的提高，一次采購，多年不需更換，既降低工人勞動強度，又提高粉磨效率，高鉻合金襯板良好的性價比優(yōu)勢更加凸顯。如Cr15襯板目前市場價格約15000元∕噸(使用壽命6年以上)，低合金鋼襯板目前市場價格約8500元∕噸，二者使用壽命、價格相比（以椎4.2×13m磨機襯板96噸計算），使用高鉻合金襯板節(jié)約采購成本約168萬元，如果考慮節(jié)省安裝費用和螺栓成本等，節(jié)能降耗空間更大。

3.高鉻合金襯板的鑄造和使用中的技術關鍵

（1）提高高鉻鑄鐵襯板的沖擊韌性。企業(yè)在選用高鉻鑄鐵材料制備襯板時，在優(yōu)先考慮其耐磨性的同時，還應該特別重視其強度和強韌性的配合，只有高強度，強韌性，高耐磨性的有機結合，高鉻鑄鐵的優(yōu)良性能才能充分發(fā)揮出來。有

文獻報道提高高鉻鑄鐵的性能，首先應提高高鉻鑄鐵的斷裂韌性ＫＩＣ值。當含Cr>13％時能夠使高鉻鑄鐵M7C3型共晶碳化物斷網，呈孤立狀；當共晶碳化物不變，且Cr、C比在6.6~7.1時，高鉻鑄鐵的斷裂韌性ＫＩＣ值最高，亦即此時抗裂紋擴展能力最強；高溫淬火或適當延長保溫時間，亦能改善M7C3型共晶碳化物的形貌、分布、大小，細化碳化物，提高強度，增加韌性；改變高鉻鑄鐵共晶碳化物形態(tài)、數(shù)量、大小及分布并提高其強韌性的最簡單而且經濟有效的方法是對鐵水進行變質處理，控制其凝固，更重要的是細化共晶碳化物，減少對基體的割裂作用，細化基體，改善韌性，提高高鉻鑄鐵晶界的冶金質量。堅持“四化”：凈化鐵液，細化晶粒，強化基體，多元微合金化變質處理。另據有關資料顯示，當含C＜2.8％時高鉻鑄鐵可以獲得較高的韌性；碳化物Ｋ20%~30%時高鉻鑄鐵的耐磨性最高，材料的耐磨性隨ＫＩＣ值的提高而提高；嚴格控制Ｐ含量，適當添加Ｎｉ等均可提高韌性值。

（2）高鉻鑄鐵襯板的安全性應用。①斷裂是高鉻合金襯板的磨料磨損主要失效形式。形成斷裂的主要原因是由鑄造缺陷，如鑄件內的疏松、縮孔、氣孔、夾雜等造成的。生產企業(yè)必須從嚴控制鑄造缺陷的發(fā)生。②高鉻鑄鐵襯板宜塊小而厚，單螺栓孔或無螺栓孔。不允許塊大而薄或雙螺栓孔襯板的使用。③高鉻襯板在安裝時，凡有螺栓孔的襯板，螺栓固定要緊實牢固。安裝面與筒體面應為面接觸，最好選用橡膠墊作墊層，嚴禁無任何鋪墊而直接安裝和使用高鉻襯板。安裝完畢進行初(試)運轉時，磨機內必須填充一定量的物料方可運行，嚴禁空磨運轉。

（3）創(chuàng)新營銷模式，擴大高鉻合金襯板市場占有率。水泥企業(yè)在使用高鉻合金襯板時，一般前期采購資金占壓大，這也可能在一定程度上限制了高鉻合金襯板的使用。因此，筆者建議采用“一次性采購，分期付款，首付襯板成本，再付余款”的辦法，這樣既緩解了水泥企業(yè)資金壓力，又為生產企業(yè)擴大了市場份額，實現(xiàn)了互利雙贏。

4.高鉻鑄鐵材料的優(yōu)化及未來節(jié)能發(fā)展方向

自2003年以來，金屬材料價格不斷上揚，特別是鉬、鎳、銅等貴重金屬價格更是成倍上漲，給耐磨材料生產企業(yè)帶來很大的成本壓力。為此，材料科學工作者和生產企業(yè)展開了以節(jié)約貴重金屬材料為主要方向的試驗與研究，如在化學成分的配伍上以少量多元的合金化及變質處理技術的研究與應用；開展了以錳代鉬的試驗研究；對淬透性極強的硼合金的加入量、加入方法及加入時間的探討等。在熱處理淬火介質方面，除空冷淬火外，還發(fā)展了油淬高鉻鑄鐵襯板和溶劑淬火高鉻鑄鐵襯板，積累了大量實踐應用經驗，取得了積極成效。這些工作為我國水泥工業(yè)大量應用高鉻合金襯板創(chuàng)造了條件，提供了強有力的技術支撐，為進一步降低金屬材料的消耗，優(yōu)化和降低成本提供了一條有益途徑，將成為未來行業(yè)的一個主要節(jié)能研究發(fā)展方向。

二、高性能化襯板的中碳中鉻合金鋼襯板

如前所述，合金鋼類襯板由于市場的不規(guī)范性和技術信息的不對稱性，在識別和使用時一定要做到認清產品牌號，熟知材料性能。一般中碳中合金鋼是指幾種合金元素相加之和等于或大于5%的材料；中碳中鉻合金鋼是指鉻元素含量為4%~10%的材料；中碳低合金鋼是指幾種合金元素相加之和小于5%的材料；“中碳多元合金鋼”材料的稱謂，從使用者角度上看不確切，容易給使用者造成錯覺，難以分辨。

目前，值得欣喜的是，以暨南大學耐磨材料資深專家李衛(wèi)教授為首起草、擬

訂的《耐磨鋼鑄件國家標準（送審稿）》，正廣泛征求意見以予規(guī)范、統(tǒng)一標準。這是市場的需要，時代的呼喚，是材料科學工作者和廣大業(yè)界同仁的共同呼聲和愿望，我們殷殷期望早日送審通過并頒布實施。筆者曾于2008年12月份應邀參加了廣州暨南大學、全國鑄造標準化技術委員會組織召開的“全國金屬耐磨材料技術及標準化研討會”，會上討論通過的《耐磨鋼鑄件國家標準（送審稿）》共優(yōu)選出8種耐磨合金鋼材料。

在規(guī)定的8個標準中，ZG30CrMn2Si、ZG30CrMnSiMo一般采用水淬熱處理，主要用途為履帶板、鏟齒類鑄件。也有用做水泥球磨機襯板的，但使用壽命相對偏低，一般不超過2年；油淬熱處理鋼ZG42Cr2MnSi2Mo、ZG45Cr2Mo(日本鋼種)一般制造球磨機襯板使用壽命2~3年，尤其是ZG42Cr2MnSi2Mo，水泥企業(yè)使用較多；ZG30Cr4Mo、ZG40Cr4Mo、ZG50Cr4Mo為空淬熱處理鋼，制造球磨機襯板一般使用壽命超過4年；ZG85Cr2MnMo為國際標準珠光體鋼，一般很少用做水泥球磨機襯板。顯而易見，中碳中鉻全部替換鉻合金鋼襯板無論是化學成分還是力學性能均高于其他合金鋼類襯板。在實際應用中優(yōu)勢比較明顯。

中碳中鉻合金鋼襯板于上世紀80年代末90年代初，由合肥水泥研究院、西安交大等率先在建材水泥、火電能源行業(yè)研究推廣應用，耐磨性僅次于高鉻鑄鐵而優(yōu)于高錳鋼和中、低合金鋼，位居合金鋼類材料之首。它的性能優(yōu)異在于含Cr3.8﹪~5.0﹪，Cr有較強的碳化物形成能力，當含Cr＞4％時鋼中就會出現(xiàn)高硬度M7C3型共晶碳化物。同時，與鐵形成連續(xù)固溶體，在奧氏體中的溶解度很大，故能強化基體，提高基體的強度、硬度而不降低韌性。經高溫940~980℃空冷淬火﹢260~380℃回火后，基體組織形成回火馬氏體和部分殘余奧氏體，即高強度馬氏體基體上彌散分布著一定量的高硬度M7C3型共晶碳化物，實現(xiàn)了高強度、較高耐磨性和良好韌性的匹配，使中碳中鉻合金鋼襯板在實際應用中性能發(fā)揮得瀟瀟灑灑，淋漓盡致，一般使用壽命在4年以上。它的另一個優(yōu)點是，由于鉻合金含量相對較高，在回火時能阻止或減緩碳化物的析出與集聚，使碳化物保持較大的分散度，亦有利于提高強度和硬度，即抗回火穩(wěn)定性能好，并具有一定的抗高溫氧化能力和抗腐蝕能力，使其應用范圍更寬。從節(jié)能降耗角度看，中碳中鉻合金鋼襯板亦表現(xiàn)卓越，如目前市場價格約12000元∕噸，低合金鋼襯板目前市場價格約8500元∕噸，二者使用壽命、價格相比（以椎4.2m×13m磨機襯板96噸計約算），使用中鉻合金鋼襯板可節(jié)約采購成本約13萬元。合肥水泥研究院耐磨耐熱材料廠、駐馬店三山耐磨材料有限公司、駐馬店中集華駿鑄造有限公司、廣州有色金屬研究院耐磨材料廠、河北鼎基鋼鐵鑄件制造有限公司、徐州中通機械制造有限公司、江蘇馳恒耐磨材料有限公司等一大批生產企業(yè)制造的中碳中鉻合金鋼襯板，無論品種、規(guī)模還是產品質量均在行業(yè)中擁有良好聲譽。

另外，在合金鋼類襯板中，油淬低合金鋼襯板ZG42Cr2MnSi2Mo在實際應用中，也表現(xiàn)非凡，堪與中碳中鉻合金鋼襯板相媲美，但總體來講，該材料由于沒有M7C3型碳化物硬質相，在耐磨性方面與中碳中鉻合金鋼襯板相比，還是稍遜一籌。

第四篇：先進陶瓷材料精密件加工工藝方法介紹

先進陶瓷材料精密件加工方法

-機械加工、電加工、超聲波加工、激光加工及復合加工介紹

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1、陶瓷材料的機械加工

陶瓷材料機械加工主要包括車削加工、磨削加工、鉆削加工、研磨和拋光等。

（1）陶瓷材料的車削加工

車削加工主要是用金剛石刀具切削高硬度、高耐磨性的陶瓷材料。多晶金剛石刀具難以產生光滑的切削刃,一般只用于粗加工;對陶瓷材料精車削時,使用天然單晶金剛石刀具,切削時采用微切削方式。由于陶瓷材料硬度和脆性非常大,車削加工難以保證其精度要求,故車削加工應用不多,基本上還處于研究階段。（2）陶瓷材料的磨削加工

陶瓷材料的磨削加工是目前已有加工方法中應用最多的一種。磨削加工所用砂輪一般選用金剛石砂輪。對金剛石砂輪磨削機理不同學者有不同的解釋，但總的來看有一點是共同的,即脆性斷裂是形成材料去除的主要原因。磨削加工中,切屑的清除是一大問題,一般采用冷卻工作液清洗。冷卻液不僅起到沖洗切屑粉末的作用,而且可以降低磨削區(qū)溫度,提高磨削質量,減少磨粒周圍粘結劑的熱分解等。磨削液一般選用清洗性能好、粘度低的磨削液。金剛石砂輪因其選用結合劑種類、磨粒濃度的不同有不同的磨削特性。金剛石顆粒大小是影響陶瓷工件表面質量的又一主要原因。顆粒愈大,所加工表面粗糙度愈大,但加工效率愈高。

（3）陶瓷材料的鉆削加工

陶瓷材料鉆削多采用掏料鉆。掏料鉆的結構為一環(huán)形金剛石砂輪焊接到一中空的鋼管上,焊接工藝為銀焊。當鉆削陶瓷材料時,金剛石砂輪高速旋轉,利用端面的金剛石磨粒切削材料。（4）研磨和拋光

在工業(yè)生產的某些領域,僅靠磨削是達不到陶瓷件表面光潔度要求的,通常要采用研磨和拋光。另一方面,陶瓷材料韌性較小,脆性較大,其強度很容易受表面裂痕的影響。加工表面愈粗糙,表面裂紋愈大,愈易產生應力集中,工件強度愈低。因此,研磨不僅是為了達到一定的粗糙度和高的形狀精度,而且也是為了提高工件的強度。拋光是采用軟質拋光器和細粉磨粒以較低的壓力作用于工件的一種精加工過程。

2、陶瓷材料的電加工

電火花加工主要是通過電極間放電產生高溫熔化和汽化蝕除材料,因此材料的可加工性主要取決于材料的熱學性質,如熔點、比熱、導熱系數(shù)等,而材料的力學性能影響較小。電火花加工適合于超硬導電材料的加工。由于大多數(shù)陶瓷材料是電的絕緣體,以往很少用電火花加工法加工。但近年來許多高性能陶瓷中都含有TiC等導電材料,使得電火花加工成為可能。

（1）加工導電性陶瓷

陶瓷中的相當一部分具有一定的導電性，因而可用電火花直接加工。常用加工方法有電火花線切割加工和電火花成型加工。以電火花線切割和成型加工為基礎，還可衍生出其它方式的加工方法，如電火花內外圍和平面磨削，刀具的刃磨，電火花銑槽，齒輪及螺紋的電火花加工等。

（2）加工非導電性陶瓷

非導電性陶瓷不具有導電性，不能直接作為電極對另一方進行電火花加工。對此，一般采用電解液法和高電壓法來創(chuàng)造產生火花放電的條件，對非導電陶瓷進行加工。

電解液法實際上是電解電火花復合加工，它是目前研究得最多的方法。這種方法通常是利用電化學反應時在工具電極上產生的氣泡，形成電解液中火花放電所需的非導電相，通過氣泡放電的熱作用來蝕除工件，其中電解作用和化學作用也起了重要的影響。但電解液法氣體相形成速度慢，放電擊穿延時長，大量消耗電解能，因而加工效率低、能耗大。對此，有人提出以高速旋轉的齒電極的氣流吸附及渦流作用，或用可控充氣的技術等方法來解決。

高電壓法是在尖電極與平板電極間放入絕緣的工件，兩極加以高頻高壓脈沖電源，由于兩極間存在寄生電容，使得尖電極附近部分絕緣被破壞，發(fā)生輝光放電，從而達到加工的目的。一般使用的電壓為5000—6000V，最高為12000V，頻率為數(shù)十千赫到數(shù)十兆赫。

3、陶瓷材料的超聲波加工

超聲波加工就是利用振動頻率超過16 000 Hz的工具頭,產生0.01~0.1的振幅,通過懸浮液磨料對工件進行加工使其成形的一種加工方法。懸浮液磨料以極高的速度強力沖擊加工表面,在被加工表面造成很大的局部單位面積壓力,使工件局部材料發(fā)生變形,當達到其強度極限時,材料將發(fā)生破壞而變成粉末被打擊下來,這是超聲波加工工件的主要作用。其次還有懸浮液磨料在工具頭高頻振動下對工件表面的拋磨作用,以及工作液進入被加工材料裂縫處,加速機械破壞的作用。

4、陶瓷材料的激光加工

激光加工是利用高能量密度(108~ 1010w/cm2)的均勻激光束作為熱源,在加工陶瓷材料表面局部點產生瞬時高溫,局部點熔融或汽化而去除材料。激光加工是一種無接觸、無摩擦式加工技術,加工過程中不需模具,通過控制激光束在陶瓷材料表面的聚焦位置,實現(xiàn)三維復雜形狀材料的加工。一般激光鉆孔和切割所需激光功率為150W~15kW。但同放電加工一樣,由于陶瓷材料熱導率低,高能束可能會在材料表面產生熱應力集中,形成微裂紋、大的碎屑、甚至材料斷裂。

5、陶瓷材料的復合加工

復合加工通常具有較高的材料去除率和或加工質量,是當前機械加工技術發(fā)展趨勢之一。目前陶瓷復合加工的方法很多,如電解電火花復合磨削、磁力研磨拋光、超聲機械磨削、電解電火花線切割、超聲電火花復合加工和充氣電解放電復合加工等。這些復合加工方法通常能獲得較好的加工質量或較高的加工效率,因此陶瓷的復合加工是解決陶瓷材料加工問題的最有效的途徑。

陶瓷材料具有輕質、高強、超硬、耐高溫、耐磨、耐腐蝕、化學穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性。但由于其同時具有高脆、斷裂韌性低、彈性模量高等特點。因此硬脆性的陶瓷材料很難進行銑、刨、磨、拋、鉆孔等加工,同時高昂的機加工費用和較差的加工精度也限制了其作為工程材料在航天航空、石油化工、儀器儀表等領域的廣泛應用。通常精密陶瓷零部件的機加工費用甚至約占總成本的90%。通常利用復相增韌、組分搭配、結構設計等制備技術，在盡可能少犧牲力學性能的前提下提高材料的可加工性能。

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