朱黎江１，張乃新２，李躍武３
（１．２．昆明冶金高等專科學校材料機械學院，３．昆鋼龍山礦）摘要：針對雲南曲靖沾益水泥廠的水泥熟料粉磨裝置球磨機的襯板，進行結構優化，提高襯板的使用效率和壽命。
關鍵詞：建材裝置；球磨機；襯板結構；波形溝槽襯板；波峰高度
０前言球磨機在建材、礦山等行業中是重要的研磨設
備，而裝置使用過程中５０％以上停機的原因是機
件磨損失效，消耗較大的是磨機襯板，我國的磨機
襯板使用壽命只有發達國家的２５％左右。據估計
磨機有效作業率增加１％，產量可增加３％，同時
還減輕更換零部件的勞動量。因此提高磨機使用效
率首先考慮襯板材料和結構，延長襯板的使用壽
命。本文主要考慮磨機的襯板結構改進。
目前，雲南大部分中小型水泥廠的水泥粉磨主
要是靠球磨機完成的，小型水泥生產企業主要使用
的磨機為ｆ２．４ｍ以下的球磨機，因此進行適當的
磨機襯板結構調整，以獲得球磨機的節能高產，無
疑是十分必要的。
１目前常用的襯板結構
１．１球磨機的襯板結構
襯板的主要作用就是保護筒體和將能量傳遞給所磨介質，襯板設計對於延長襯板的壽命及提高工作效率十分重要，現有磨機內部結構的優化主要著眼於選擇合適的襯板，國內外針對磨機襯板的形狀設計作了大量的研究，取得了不少進展，除了考慮襯板材料硬度、韌性、研磨體的種類和配球等合理性因素外，同時還要考慮襯板的結構。生產中常用的襯板結構如下表１所示。
奧地利專家系統的研究了磨機襯板後，提出了襯板表面應設計成一定的溝槽形，但環溝襯板的提球高度較低，而階梯襯板又存在研磨死角，影響效率。因此本文主要考慮磨機筒體內襯板的結構優化—研磨與提公升的問題，提高球磨機的有效作業率，延長磨機襯板的使用壽命。
１．２磨機襯板的破壞因素
球磨機的主要工作部分是乙個裝在兩個大型軸承上的低速迴轉筒體筒體內壁裝
有襯板，當球磨機迴轉時，研磨體由於離心力的作用，貼附在磨機筒體內壁的襯板上，與筒體一起迴轉並帶到一定的高度，在重力作用下，自由拋物線落下，將筒體內的物料擊碎，有關文獻資料表明，在磨機橫斷面上，大約５４％的鋼球被提公升起來，拋射出去；４６％的鋼球則向下滑落的同時，還產生滑動和滾動，使得研磨體、襯板和物料之間發生研磨作用，將物料磨細。
襯板的磨損主要有磨料磨損、腐蝕磨損及衝擊斷裂，因此磨機運轉時襯板週期地承受研磨體與物料的衝擊和低應力劃傷磨損的綜合作用。對於水泥廠我們只需考慮磨料磨損及衝擊斷裂兩個原因。
１．３雲南曲靖沾益水泥廠的磨機襯板使用情況雲南曲靖沾益水泥廠的水泥熟料粉磨採用了兩台球磨機，襯板採用了階梯襯板，使用中存在以下問題：
（１）由於磨球與襯板表面的接觸為點接觸，因此噪音較大。
（２）存在研磨死角的問題，影響粉磨質量，效率也受到影響。
表１磨機襯板的結構分類
型別特點
平襯板研磨體與襯板為點接觸，同時出現滑動現象，效率低。
壓條襯板
提公升能力不足，如果該磨機轉速較高，研磨體會拋落
到對面的襯板上，反而加速襯板和研磨體的磨損。
凸稜襯板介於平襯板和壓條襯板之間。
波形襯板
帶球能力較凸稜襯板低，研磨體出現滑動現象，
但能避免將研磨體拋過高的不良現象。
階梯襯板
雖然階梯襯板有一定的優點，但階梯襯板的階梯
處為研磨死點，同時噪音也大。
半球形襯板
提高鋼球與襯板的接觸面積，
顯著降低研磨體與襯板的消耗。
溝槽襯板該結構鋼球配位數大，粉磨效率較高。
小波紋襯板波峰和節距較小，屬無螺栓襯板。
分級襯板
襯板形狀沿軸向方向具有斜度，鋼球被分級後，對物
料的粉碎作用較強，符合物料粉磨過程的要求。
應用技術５１
２００７年第２期
建材發展導向
２００７年第２期
建材發展導向
因此本文考慮將波形襯板、溝槽襯板和階梯襯板相結合，提高帶球能力的同時降低研磨體和襯板的消耗，降低噪音，提高磨機產量。
２結構改進
２．１襯板厚度（考慮衝擊斷裂的問題）
乾法磨機襯板週期地承受磨球與物料的衝擊和低應力劃傷的綜合作用，考慮衝擊力的作用。鋼球被提公升後的重力勢能全部轉變為對襯板的衝擊功，則軸向襯板單位面積所受衝擊功ｕ為：
ｕ＝ｋｎｇｈ
ｆ（式１）
式中：ｋ—集中載荷係數，考慮雙排研磨體重疊衝擊的可能，取ｋ＝２；
ｎ—約３０８ｍｍ長度襯板可同時排落衝擊的研
磨體數。
ｇ—最大研磨體的單重／ｋｇ；ｈ—研磨體最大降落高度／ｍ；ｆ—每塊襯板的軸向截面積。
由此可見，襯板單位面積所受衝擊載荷與磨機直徑、襯板軸向長度上可同時排落的鋼球數成正比，
與襯板厚度成反比。如果襯板厚度每增加
１０ｍｍ，衝擊功ｕ下降即襯板厚度應加大。
襯板表面的形狀是決定襯板磨耗率的重要因素。本文選擇波形溝槽襯板。一般波形襯板波節上公升部分—波峰高度ｈ應等於鋼球最大直徑，波谷半徑等於（或稍大於）最大鋼球半徑為宜，而波峰高度決定襯板厚度，考慮鑄造襯板（波峰高度大）太厚，
一是鑄造熱節的問題突出，
使得鑄造質量下
降，導致襯板使用過程中開裂，影響使用壽命；二是研磨體提公升過高，
降低磨機效率；
三是襯板太
厚，磨機有效直徑減少，影響磨機的產量，因此襯板厚度及波峰高度應與鑄造工藝、鋼球最大直徑相匹配。
２．２波峰高度
波峰高度取值：（１）波峰高度ｘ：
ｄ／２≤ｘ≤ｄ（式２）磨內最大球徑為ｄ，雲南曲靖沾溢水泥廠球磨機內磨球的最大球徑為９０ｍｍ。
（２）熱節
（式３）要求襯板耐磨，
就希望ｘ較大，
但當ｘ較大
時，熱節較突出，以至於產生縮孔縮松等問題，影響產品質量和產量，因此設計時還需考慮鑄件熱節的問題。本文在生產中，選擇高鉻合金作為耐磨材料，
２．２％，對於高鉻合金，一是高溫鑄造時，液體的流動性差，即鑄造效能差，
襯板熱節處易產生部分縮孔，
影響襯板質
量，降低襯板的使用壽命。經過實驗，我們得到以下經驗：當ｒ＞５０ｍｍ時，
鑄件產生了明顯的縮孔
和縮松現象，因此
那麼波峰高度取值為９０ｍｍ，即襯板可取的最大厚度。但是綜合考慮了鑄造效能等以上因素後，我們在生產中並沒有使波峰高度ｈ最大化，取波峰高度ｈ＝８５ｍｍ。
２．３襯板材料選擇
襯板材料的選擇要求經濟合理化，我們考慮了耐磨性、衝擊韌性同時兼顧經濟性，選擇採用高鉻合金作為襯板材料。
２．４結構設計
本文的襯板採用砂型鑄造，針對襯板（無螺栓襯板）的波峰位置進行設計，考慮階梯襯板的研磨死角的問題，取襯板兩頭厚度相同，就消除了研磨死角的問題，如圖１。
（１）波形溝槽襯板（無螺栓襯板）。如圖２
所示，此時襯板的表面傾角α＝１４．３８°
，與原有的摩擦角#合成為牽制係數增大了襯板的提公升能力和分級能力。
理論上乾法粉磨時襯板與研磨體之間的摩擦系
數為因此該襯板的牽制係數ｋ＝０．７３１，如表２所示，使得襯板的表面傾角稍微增加。
（２）襯板的兩頭厚度一致，
以便消除研磨死
圖１優化的波紋襯板
波峰高度
３０８表２
摩擦角γ＝２１．８°襯板的表面傾角α０＝α
＋γ原階梯襯板的改進後的襯板的ｋ＝０．７３１
應用技術
５２２００７年第２期
建材發展導向
角。我們將襯板前後高差設為零，在保證原來階梯襯板的提公升效果的情況下，
提高了襯板的使用效
果，同時消除了研磨死角的問題。
３生產應用情況
經改進研製的襯板，
２００３年１０月投入到沾益
水泥廠使用，與原階梯襯板相比，有以下優點：
（１）減少了襯板的維修及更換次數，因而提高了粉磨效率。２００３年以前，
該廠的階梯襯板約１
年必須換一次，
同時原階梯襯板的連線螺栓經常
斷，維修次數也多。
（２）過去使用的階梯襯板，研磨體—鋼球與襯板接觸為點接觸，噪音較大。使用我們設計的波形溝槽襯板，鋼球與襯板為面接觸，同時由於溝槽裡有粉磨的物料，起緩衝作用，可以降低５％～６％噪
聲。（３）我們在襯板結構形狀調整的同時，採用了
高鉻合金，取代了原高錳鋼襯板，提高了襯板的耐
磨性。從２００３年１０月使用至今，還沒更換襯板，
效果較好，據廠家說：還可用幾年，同時停機次數減少，生產率也就提高了。
參考文獻：
［１］劉月秋、
張冰編．水泥廠粉磨新技術資料彙編［ｃ］．河南建築材料研究設計院，１９９３，１２
［２］陶珍東，鄭少華主編．粉體工程與裝置．化學工業出版社，２００３，０８
［３］球磨機襯板的磨損述評．戴少生，王忠和．首屆全國粉磨介質與耐
磨材料技術研討會**集，１９９２，０４
（責任編輯：何彬）!圖２
改進後襯板
國家***擬調建材行業標準
近日，國家發展和改革委員會在印發的固定資產投資專案節能評估和審查指南通知中指出，對於評估標準標齡較長，個別指標落後於當前實際情況的專案，該委員會「正在組織有關單位抓緊標準的制（修）訂工作」。
此前，國家發展和改革委員會發布檔案指出，必須認真抓好固定資產投資專案節能評估和審查工作，對未進行節能審查或未通過節能審查的專案一律不得審批、核准，更不得開工建設。否則「要追究直接責任人的責任」。
有關鋼鐵、鋁、鎳、銅、水泥、建築衛生陶瓷、平板玻璃等７個行業的能耗標準正面臨修訂。而這些行業佔據了工業能耗中相當大的比重。再按照舊的標準執行，勢必將引起工業能耗，特別是全國單位國內生產總值能耗的上公升。
中國標準化研究院資源與環境標準化研究所專家指出，一般行業標準５￣１０年就需要修訂一次，原因是由於技術進步很快，原先的標準已經不合時宜。
前述７個行業的節能技術標準，以及能源消耗定額大都是在１９９２￣１９９８年制定的，而這些行業的實
際技術水平到目前已經大大提高。
以鋼鐵為例，我國整體的鋼鐵業技術水平已經與國際差距不大，少數企業，甚至已經達到國際先進水平。例如，寶鋼已經提前１４年實現了我國鋼鐵工業２０２０年的節能降耗目標。
而實際的行業能耗技術水平，與數年前也不可同日而語。例如，２００６年１￣５月，７６家大中型鋼鐵企業噸鋼綜合能耗同比下降５．４％，噸鋼可比能耗下降７．７％。有色金屬、水泥行業單位產品能耗同比分別下降０．８％和４．１％。
據測算，
電解鋁行業通過降低噸鋁綜合交流電耗，
節電４．３億ｋｗｈ。２００６年１￣６月，
全國火電機組供電煤耗率同比下降６ｇ／ｋｗｈ。工業節能產生的效益十分可觀。
正是因為實際的行業能耗技術水平提高，國家適時調高技術標準成為必然。
（摘自中國**報）
綜合簡訊
應用技術５３
球磨機襯板該如何選擇
我國各類球磨機襯板年耗量不少於25萬噸，是磨礦介質 水泥業稱研磨體，以下簡稱磨介 年耗量的25 在處理噸物料成本中所佔比例僅次於磨介，實屬大宗消耗件，襯板與磨介相比，襯板更多體現在影響磨機作業率所造成的經濟損失是這種備件本身價值的幾倍 十幾倍。影響磨機襯板耗量的技術因素多達十幾種，甚至更多，基本搞清...
球磨機襯板該如何進行日常保養
球磨機經常用於磨礦，在礦場及工業中，有著很廣泛的應用，球磨機是由水平的筒體，進出料空心軸及磨頭等部分組成，筒體為長的圓筒，筒內裝有研磨體，筒體為鋼板製造，有鋼製襯板與筒體固定，研磨體一般為鋼製圓球，並按不同直徑和一定比例裝入筒中，研磨體也可用鋼段。根據研磨物料的粒度加以選擇，物料由球磨機進料端空心軸...
百川鋼球裝置分析球磨機襯板
伴隨著球磨機襯板市場的不斷發展，在工業場所選擇球磨機襯板作業是必不可少，球磨機襯板的材質可分為多種型別，不同的材質的襯板所具備的優勢也是不盡相同，為了保障球磨機生產的效率得到有效地提公升，在球磨機配件的選擇上面便需要注意一些事項。球磨機襯板的型別是由生產材質決定的，生產行業不同，使用的襯板材質也就有...