低碳低合金鋼襯板在氧化鋁生產(chǎn)中管磨機(jī)上的應(yīng)用

1、第14卷第3期礦冶Vol. 14, No. 3文章編號(hào):1005-7854(2005 03-0043-03低碳低合金鋼襯板在氧化鋁生產(chǎn)中管磨機(jī)上的應(yīng)用庫振環(huán), 李進(jìn)平(中國鋁業(yè)中州分公司, 河南焦作454174摘要:管磨機(jī)在粉磨物料時(shí), 磨機(jī)襯板磨蝕很快, 襯板的消耗量也很大。本文針對(duì)高錳鋼襯板的損壞原因進(jìn)行了分析, 指出了錳鋼材料作為襯板的不適應(yīng)性, 并對(duì)低碳低合金鋼在管磨機(jī)上的試驗(yàn)使用情況作了介紹。生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)表明, 低碳低合金鋼襯板的使用壽命可以達(dá)到高錳鋼襯板的2倍以上, 在一定程度上, 低碳低合金鋼可以取代高錳鋼作為磨機(jī)襯板的材料。關(guān)鍵詞:襯板; 高錳鋼; 低合金低碳鋼; 磨蝕中圖分類號(hào):

2、TG 142172; TG 145文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: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 of grinding 1This res

3、ults 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 , showing that life of low all

4、oy 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引言磨機(jī)在粉磨物料時(shí), 消耗量最大的金屬材料之一就是襯板。錳鋼襯板

5、是國內(nèi)最為常用的金屬襯板, 在國外基本已淘汰。中國鋁業(yè)中州分公司管磨機(jī)中的錳鋼襯板使用壽命平均不足4000h , 每年消耗大量的金屬錳鋼材料, 致使成本上升、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率下降。因此, 選擇一種適合我廠管磨機(jī)使用的襯板材料成為提高綜合效益的重要手段。低合金材料硬度大, 具有一定的韌性, 能否取代錳鋼作為磨機(jī)的襯板, 需要一定的生產(chǎn)試驗(yàn)來驗(yàn)證。因此, 試用低碳低合金鋼材料襯板, 是提高襯板壽收稿日期:2005-02-02作者簡(jiǎn)介:庫振環(huán), 機(jī)械工程師。命、提高磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率、實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的必要途徑。2磨機(jī)內(nèi)襯板的受力性質(zhì)磨機(jī)內(nèi)襯板基本受到三個(gè)力的作用:研磨體和物料的沖擊力; 相對(duì)襯板的滑動(dòng)磨擦力; 研

6、磨體和物料相對(duì)襯板的流動(dòng)摩擦力。磨機(jī)襯板破壞最主要的因素是沖擊力, 具體說就是研磨體和物料的沖擊力。研磨體在磨內(nèi)的動(dòng)態(tài)分布是有一定規(guī)律的, 其動(dòng)態(tài)分布主要取決于研磨體的比轉(zhuǎn)速和研磨體的填充率。磨機(jī)襯板只有受到較大沖擊力的作用時(shí), 才會(huì)發(fā)生變性, 因此滑動(dòng)摩擦力和流動(dòng)摩擦力對(duì)襯板的冷作硬化無益, 而只是起到磨耗的作用。因此, 只有研磨體(鋼球 和物料的沖擊力才是襯板變性的唯一力量。當(dāng)磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), 鋼球在筒體里的最大降落高1度H =(D i sin cos 9/4, 鋼球著落時(shí)沖擊襯板1的合速度為:磨體小, 物料細(xì), 幾乎沒有沖擊作用, 研磨體和襯板之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)主要是滑動(dòng)。由于應(yīng)力低、磨粒小,

7、于是產(chǎn)生低應(yīng)力的擦傷磨損, 所以錳鋼襯板在二倉比一倉更易磨損。312斷裂失效/2v =D i g cos (1+8sin 21/2(1當(dāng)磨機(jī)的比轉(zhuǎn)速為76%時(shí), =50°40, 所以沖擊動(dòng)能1為:E =m v /22(2 (3將(1 代入(2 , 可得:E =01914GD i高錳鋼襯板雖然韌性較好, 但也常發(fā)生斷裂現(xiàn)象。造成錳鋼襯板斷裂的主要原因是其制造質(zhì)量不好, 比如因熱處理方法不當(dāng), 造成材料的金相組織在晶界上出現(xiàn)大量碳化物, 使之脆裂; 有時(shí)是鑄造質(zhì)量差, 或者是工藝不當(dāng), 或者是脫氧不夠, 或者是澆注溫度速度不宜而造成質(zhì)量下降; 有的斷裂是在安裝時(shí)氣割不當(dāng), 造成襯板局部受

8、熱過高而產(chǎn)生裂紋, 促使其在使用過程中斷裂。313變形失效高錳鋼襯板極易產(chǎn)生塑性變形, 嚴(yán)重時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)凸起而拉斷襯板螺栓。引起其變形的原因有三個(gè):溫度引起的膨脹; 相變引起的膨脹; 砸延作用引起的變形。高錳鋼的屈服強(qiáng)度低, 襯板表面極易產(chǎn)生塑性流動(dòng), 金屬向邊緣延展。當(dāng)襯板之間的間隙頂死時(shí), 工作表面的延展受到限制, 只有向磨中心方向凸起, 以釋放內(nèi)應(yīng)力。襯板的凸起會(huì)造成襯板螺栓拉斷, 使襯板壽命降低。例如, 在我廠的磨機(jī)中, 經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)使用后的襯板比原裝備件襯板尺寸變大, 造成連接螺栓剪斷的現(xiàn)象。式中:D i 是磨機(jī)筒體的有效內(nèi)直徑,mm ; g 為重力; G 為每個(gè)鋼加速度, m/s 2;

9、 為鋼球的脫離角, (°球的質(zhì)量, N 。鋼球的質(zhì)量可按直徑計(jì)算, 由式(3 可計(jì)算出磨機(jī)襯板受各種規(guī)格(我廠磨機(jī)使用的鋼球規(guī)格 的鋼球作用時(shí)的沖擊能如表1所示。表1鋼球直徑對(duì)襯板性能影響Table 1E ffect of diameter of steel ball on theproperty of liner鋼球直徑/mm重力/N 沖擊動(dòng)能/(N m 90291466188020174711由上面的計(jì)算可以看出, 襯板受到的沖擊力是有限的。3錳鋼襯板損壞的形式錳鋼材料本身的硬度在HB170220, 只有受到較大的沖擊時(shí), 硬度才會(huì)達(dá)到HB300350, 而其韌性卻相當(dāng)高, 沖擊

10、值a k =700Nm/cm 2。因此, 就錳鋼本身而言, 它是一種硬度不足、韌性有余的材料。從我廠使用的磨機(jī)襯板來看, 其失效可分為正常磨損、斷裂和變形三種形式。311正常磨損管磨機(jī)襯板在工作過程中, 要承受研磨體和物料對(duì)其自身的沖擊、滾動(dòng)和滑動(dòng)作用; 對(duì)于濕法磨來說, 襯板還要受到腐蝕和水的溶解作用, 因此襯板表面物質(zhì)的磨損較快。由于鋁土礦的硬度較大, 它和研磨體在對(duì)襯板的作用中發(fā)生鑿削、輥碾、擦傷等磨料磨損。對(duì)于錳鋼襯板來說, 由于其硬度低, 抵抗侵入的能力差, 因此鑿削坑往往擴(kuò)展為較長(zhǎng)的切削溝槽; 當(dāng)磨粒棱角不銳利或者切削角度不合適時(shí)將產(chǎn)生犁溝, 使材料推擠到溝槽的頂端和兩側(cè), 堆積的

11、材料在磨粒的作用下產(chǎn)生斷裂和剝落。在磨機(jī)的二倉, 襯板所受應(yīng)力比一倉低, 因?yàn)檠?低碳低合金鋼的應(yīng)用襯板材料耐磨性的特征指標(biāo)主要是硬度和韌性。硬度表示金屬的抗侵入度, 韌性則表示金屬吸收能量而不致斷裂的性能。通常, 較硬的材料韌性都比較差, 反之依然。前面已對(duì)襯板的受力作了計(jì)算, 可以看出襯板承受的沖擊能量很小。研究證明, 襯板所受載荷的作用是小能量多次沖擊, 其破壞形式本質(zhì)上屬于疲勞類型。因此選擇襯板的材料應(yīng)注重其硬度, 而韌性不宜太高, 能保證襯板不斷裂就足矣。411襯板受到的沖擊能量正常工作時(shí), 在磨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)1周的過程中, 每塊襯板可同時(shí)受到最多4個(gè)鋼球的沖擊, 此時(shí)鋼球?qū)σr板的沖擊能(J

12、 /cm 2 為:F =4E/(h L 式中:h 為襯板的平均厚度, cm ; L 為襯板的寬度, cm ; 所以鋼球?qū)σr板的沖擊能為F =3148J /cm 2。412低碳低合金鋼襯板的使用結(jié)果低碳低合金鋼其硬度在HRC54以上、強(qiáng)度為10J /cm 2, 對(duì)于研磨體沖擊能量在3148J /cm 2的工作環(huán)境下, 襯板不至于斷裂。因此, 于1999年11月用低碳低合金鋼襯板在磨機(jī)上做了生產(chǎn)試驗(yàn), 其使用壽命是同期錳鋼對(duì)比襯板的2倍。使用中未發(fā)現(xiàn)斷裂現(xiàn)象, 使用后的襯板表面光滑, 切口測(cè)量磨損均勻, 沒有出現(xiàn)流變現(xiàn)象。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上, 我們先后在2#磨機(jī)、4#磨機(jī)的一倉內(nèi)安裝了低碳低合金鋼襯板

13、, 使用壽命在12000h 以上。其切口測(cè)量圖如圖1所示, 與原襯板厚度對(duì)比值見表2 。圖1襯板斷面測(cè)量位置Fig 11Measuring positions of liner section表2兩種材料襯板斷面測(cè)量數(shù)據(jù)Table 2Measurement data of the two kinds of liner section襯板斷面位置襯板原厚度/mm 低碳低合金鋼測(cè)值/mm錳鋼測(cè)值/mm222441323123233510140424411921151452562164126626641442317276510342582864143827929621637263表中測(cè)量值為二種材料

14、同期襯板在使用4000h 后的厚度測(cè)量值。5結(jié)論生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)證明, 低碳低合金鋼材料作為磨機(jī)襯板, 其耐磨性能優(yōu)于高錳鋼。同時(shí), 由于其硬度大, 因此在研磨體的沖擊下不容易造成材料的延展, 使襯板更容易拆卸。由此得出, 低碳低合金鋼作為磨機(jī)襯板材料是可靠的, 是可以取代高錳鋼襯板的選擇材料之一。參考文獻(xiàn):1中國鋁業(yè)中州分公司. 管磨機(jī)(圖紙資料 R 11999. 2王德俊1機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M 1北京:機(jī)械工業(yè)出版社,199113江旭昌1管磨機(jī)M 1北京:中國建材工業(yè)出版社,19921(上接第68頁有較好的吸附效果, 其吸附能力與吸附時(shí)間、電氣石用量、溶液初始p H 值、離子初始濃度、溶液溫度等因素有關(guān)

15、。電氣石對(duì)實(shí)際廢水中重金屬離子的吸附效果表明, 其在廢水處理中具有一定的應(yīng)用價(jià)值, 在環(huán)境工程領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。(3 電氣石具有很好的紅外發(fā)射性能, 在保健、環(huán)保和建材等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?？傊? 隨著電氣石深加工技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展, 以及對(duì)電氣石的組成與結(jié)構(gòu)、加工與制備、性能與應(yīng)用的深入研究, 電氣石必將促進(jìn)人類生命健康以及改善人類的生存環(huán)境。參考文獻(xiàn):1張志雄1礦石學(xué)M .北京:冶金工業(yè)出版社,198112姚鼎山1環(huán)保與健康新材料托瑪琳M .上海:中國紡織大學(xué)出版社,200113永井造1地球環(huán)境救電氣石 使M .東京: 出版社,200014原了1、效! 奇跡M .京都:PHP 研究所,199915八山鳥三郎1卷頭言J.資源處理技術(shù),2000,47(1 :32-3416永井造1 環(huán)境起M .東京:社,199717湯云暉, 吳瑞華, 章西煥, 等1電氣石對(duì)含Cu 2+廢水的凈化原理探討J.巖石礦物學(xué)雜志, 2002, 21(2 :192-19518冀志江, 金宗哲, 梁金生, 等1電氣石對(duì)水體p H 值的