低碳低合金钢衬板在氧化铝生产中管磨机上的应用.docx

1、低碳低合金钢衬板在氧化铝生产中管磨机上的应用第14卷第3期矿冶Vol. 14, No. 3文章编号:1005-7854(2005 03-0043-03低碳低合金钢衬板在氧化铝生产中管磨机上的应用库振环, 李进平(中国铝业中州分公司, 河南焦作454174摘要:管磨机在粉磨物料时, 磨机衬板磨蚀很快, 衬板的消耗量也很大。本文针对高锰钢衬板的损坏原因进行了分析, 指出了锰钢材料作为衬板的不适应性, 并对低碳低合金钢在管磨机上的试验使用情况作了介绍。生产实验表明, 低碳低合金钢衬板的使用寿命可以达到高锰钢衬板的2倍以上, 在一定程度上, 低碳低合金钢可以取代高锰钢作为磨机衬板的材料。关键词:衬板;

2、 高锰钢; 低合金低碳钢; 磨蚀中图分类号:TG 142172; TG 145文献标识码:AAPPL ICA TION OF LOW ALLO Y M ILD STEEL L IN ER TO TUB EM ILL IN AL UM INA PRODUCTIONKU Zhen 2huan , L I Ji n 2pi ng(CHA L CO Zhongz hou B ranch , Jiaoz uo 454174, Henan , Chi na ABSTRACT :The liner of tube mills is very easy to be abraded in the process

3、 of grinding 1This results in large liner consumption 1In this paper the abrasion reason of high 2manganese steel liner is analyzed 1The result indi 2cates inapplicability of manganese steel to making liner 1And meanwhile tests are conducted on mills with low al 2loy mild steel as its liner , showin

4、g that life of low alloy mild steel is twice as much as that of high manganese 1As a conclusion ,the paper suggests that low alloy mild steel be applicable to liner ,and take the place of high man 2ganese steel 1KE Y WOR DS :Liner ; High 2manganese steel ; Low alloy mild steel ; Abrasion1引言磨机在粉磨物料时,

5、 消耗量最大的金属材料之一就是衬板。锰钢衬板是国内最为常用的金属衬板, 在国外基本已淘汰。中国铝业中州分公司管磨机中的锰钢衬板使用寿命平均不足4000h , 每年消耗大量的金属锰钢材料, 致使成本上升、设备运转率下降。因此, 选择一种适合我厂管磨机使用的衬板材料成为提高综合效益的重要手段。低合金材料硬度大, 具有一定的韧性, 能否取代锰钢作为磨机的衬板, 需要一定的生产试验来验证。因此, 试用低碳低合金钢材料衬板, 是提高衬板寿收稿日期:2005-02-02作者简介:库振环, 机械工程师。命、提高磨机的运转率、实现节能降耗的必要途径。2磨机内衬板的受力性质磨机内衬板基本受到三个力的作用:研磨体

6、和物料的冲击力; 相对衬板的滑动磨擦力; 研磨体和物料相对衬板的流动摩擦力。磨机衬板破坏最主要的因素是冲击力, 具体说就是研磨体和物料的冲击力。研磨体在磨内的动态分布是有一定规律的, 其动态分布主要取决于研磨体的比转速和研磨体的填充率。磨机衬板只有受到较大冲击力的作用时, 才会发生变性, 因此滑动摩擦力和流动摩擦力对衬板的冷作硬化无益, 而只是起到磨耗的作用。因此, 只有研磨体(钢球 和物料的冲击力才是衬板变性的唯一力量。当磨机运转时, 钢球在筒体里的最大降落高1度H =(D i sin cos 9/4, 钢球着落时冲击衬板1的合速度为:磨体小, 物料细, 几乎没有冲击作用, 研磨体和衬板之间

7、的相对运动主要是滑动。由于应力低、磨粒小, 于是产生低应力的擦伤磨损, 所以锰钢衬板在二仓比一仓更易磨损。312断裂失效/2v =D i g cos (1+8sin 21/2(1当磨机的比转速为76%时, =5040, 所以冲击动能1为:E =m v /22(2 (3将(1 代入(2 , 可得:E =01914GD i高锰钢衬板虽然韧性较好, 但也常发生断裂现象。造成锰钢衬板断裂的主要原因是其制造质量不好, 比如因热处理方法不当, 造成材料的金相组织在晶界上出现大量碳化物, 使之脆裂; 有时是铸造质量差, 或者是工艺不当, 或者是脱氧不够, 或者是浇注温度速度不宜而造成质量下降; 有的断裂是在

8、安装时气割不当, 造成衬板局部受热过高而产生裂纹, 促使其在使用过程中断裂。313变形失效高锰钢衬板极易产生塑性变形, 严重时经常出现凸起而拉断衬板螺栓。引起其变形的原因有三个:温度引起的膨胀; 相变引起的膨胀; 砸延作用引起的变形。高锰钢的屈服强度低, 衬板表面极易产生塑性流动, 金属向边缘延展。当衬板之间的间隙顶死时, 工作表面的延展受到限制, 只有向磨中心方向凸起, 以释放内应力。衬板的凸起会造成衬板螺栓拉断, 使衬板寿命降低。例如, 在我厂的磨机中, 经常会出现使用后的衬板比原装备件衬板尺寸变大, 造成连接螺栓剪断的现象。式中:D i 是磨机筒体的有效内直径,mm ; g 为重力; G

9、 为每个钢加速度, m/s 2; 为钢球的脱离角, (球的质量, N 。钢球的质量可按直径计算, 由式(3 可计算出磨机衬板受各种规格(我厂磨机使用的钢球规格 的钢球作用时的冲击能如表1所示。表1钢球直径对衬板性能影响Table 1E ffect of diameter of steel ball on theproperty of liner钢球直径/mm重力/N 冲击动能/(N m 1105316121191004014911890291466188020174711由上面的计算可以看出, 衬板受到的冲击力是有限的。3锰钢衬板损坏的形式锰钢材料本身的硬度在HB170220, 只有受到较大的

10、冲击时, 硬度才会达到HB300350, 而其韧性却相当高, 冲击值a k =700Nm/cm 2。因此, 就锰钢本身而言, 它是一种硬度不足、韧性有余的材料。从我厂使用的磨机衬板来看, 其失效可分为正常磨损、断裂和变形三种形式。311正常磨损管磨机衬板在工作过程中, 要承受研磨体和物料对其自身的冲击、滚动和滑动作用; 对于湿法磨来说, 衬板还要受到腐蚀和水的溶解作用, 因此衬板表面物质的磨损较快。由于铝土矿的硬度较大, 它和研磨体在对衬板的作用中发生凿削、辊碾、擦伤等磨料磨损。对于锰钢衬板来说, 由于其硬度低, 抵抗侵入的能力差, 因此凿削坑往往扩展为较长的切削沟槽; 当磨粒棱角不锐利或者切

11、削角度不合适时将产生犁沟, 使材料推挤到沟槽的顶端和两侧, 堆积的材料在磨粒的作用下产生断裂和剥落。在磨机的二仓, 衬板所受应力比一仓低, 因为研4低碳低合金钢的应用衬板材料耐磨性的特征指标主要是硬度和韧性。硬度表示金属的抗侵入度, 韧性则表示金属吸收能量而不致断裂的性能。通常, 较硬的材料韧性都比较差, 反之依然。前面已对衬板的受力作了计算, 可以看出衬板承受的冲击能量很小。研究证明, 衬板所受载荷的作用是小能量多次冲击, 其破坏形式本质上属于疲劳类型。因此选择衬板的材料应注重其硬度, 而韧性不宜太高, 能保证衬板不断裂就足矣。411衬板受到的冲击能量正常工作时, 在磨机转动1周的过程中,

12、每块衬板可同时受到最多4个钢球的冲击, 此时钢球对衬板的冲击能(J /cm 2 为:F =4E/(h L 式中:h 为衬板的平均厚度, cm ; L 为衬板的宽度, cm ; 所以钢球对衬板的冲击能为F =3148J /cm 2。412低碳低合金钢衬板的使用结果低碳低合金钢其硬度在HRC54以上、强度为10J /cm 2, 对于研磨体冲击能量在3148J /cm 2的工作环境下, 衬板不至于断裂。因此, 于1999年11月用低碳低合金钢衬板在磨机上做了生产试验, 其使用寿命是同期锰钢对比衬板的2倍。使用中未发现断裂现象, 使用后的衬板表面光滑, 切口测量磨损均匀, 没有出现流变现象。在试验的基

13、础上, 我们先后在2#磨机、4#磨机的一仓内安装了低碳低合金钢衬板, 使用寿命在12000h 以上。其切口测量图如图1所示, 与原衬板厚度对比值见表2 。图1衬板断面测量位置Fig 11Measuring positions of liner section表2两种材料衬板断面测量数据Table 2Measurement data of the two kinds of liner section衬板断面位置衬板原厚度/mm 低碳低合金钢测值/mm锰钢测值/mm1216914453622244132312323351014042441192115145256216412662664144231

14、7276510342582864143827929621637261021041193423112113510150122124413211513132*293表中测量值为二种材料同期衬板在使用4000h 后的厚度测量值。5结论生产实验证明, 低碳低合金钢材料作为磨机衬板, 其耐磨性能优于高锰钢。同时, 由于其硬度大, 因此在研磨体的冲击下不容易造成材料的延展, 使衬板更容易拆卸。由此得出, 低碳低合金钢作为磨机衬板材料是可靠的, 是可以取代高锰钢衬板的选择材料之一。参考文献:1中国铝业中州分公司. 管磨机(图纸资料 R 11999. 2王德俊1机械设计手册M 1北京:机械工业出版社,1991

15、13江旭昌1管磨机M 1北京:中国建材工业出版社,19921(上接第68页有较好的吸附效果, 其吸附能力与吸附时间、电气石用量、溶液初始p H 值、离子初始浓度、溶液温度等因素有关。电气石对实际废水中重金属离子的吸附效果表明, 其在废水处理中具有一定的应用价值, 在环境工程领域的应用前景广阔。(3 电气石具有很好的红外发射性能, 在保健、环保和建材等领域具有广阔的应用前景。总之, 随着电气石深加工技术的进步和发展, 以及对电气石的组成与结构、加工与制备、性能与应用的深入研究, 电气石必将促进人类生命健康以及改善人类的生存环境。参考文献:1张志雄1矿石学M .北京:冶金工业出版社,198112姚

16、鼎山1环保与健康新材料托玛琳M .上海:中国纺织大学出版社,200113永井造1地球环境救电气石 使M .东京: 出版社,200014原了1、效! 奇迹M .京都:PHP 研究所,199915八山鸟三郎1卷头言J.资源处理技术,2000,47(1 :32-3416永井造1 环境起M .东京:社,199717汤云晖, 吴瑞华, 章西焕, 等1电气石对含Cu 2+废水的净化原理探讨J.岩石矿物学杂志, 2002, 21(2 :192-19518冀志江, 金宗哲, 梁金生, 等1电气石对水体p H 值的影响J.中国环境科学,2002,22(6 :515-51919吴瑞华1电气石的电场效应及其在环境领域中的应用J.岩石矿物学杂志,2001(12 :474-484110张艳, 陈跃华, 陈杰华, 等1负离子纺织品的研究与应用J.上海纺织科技产品研究,2002,30(5 :52-55111毕鹏宇, 陈跃华, 李汝勤1负离子纺织品及其应用的研究J.纺织学报,2004,24(6 :607-609112饶剑辉, 靳向煜1负离子纤维在非织造领域的应用J.北京纺织,2004,24(3 :17-191