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浅析立磨磨辊及磨盘的抗磨方案

摘要：磨辊及磨盘衬板选材和制造经历了传统铸造、微型铸造、陶瓷合金复合铸造三个阶段。二三种形式的磨辊及磨盘衬板耐磨强化制造方案各有优缺点，没有一种制造技术能够完全优于另一种。在选择磨辊及磨盘衬板材质和制造技术时，不是硬度越高就越好，只有根据磨料自身特性选择恰当的材质和制造技术，才能实现效益最大化。对易磨性好的水泥原料、煤粉等，采用传统铸造或堆焊制造的磨辊及磨盘衬板皆可取得较好使用效果，对较难磨的物料如水泥熟料、矿渣和钢渣等建议采用堆焊制造或陶瓷合金复合铸造的磨辊和磨盘衬板。

关键词：铸造微型铸造表面堆焊陶瓷合金复合铸造

0引言

截止2012年底，全国投产的新型干法水泥生产线达1712条，在建或拟建的新型干法生产线还有127条。新型干法水泥生产工艺有几大关键粉磨技术，即原料粉磨、煤粉粉磨、水泥终粉磨以及近年来发展起来的高炉矿渣粉磨和钢渣粉磨技术，而立式辊磨(以下简称立磨)已成为这些粉磨工艺的首选，在已投产或在建生产线的粉磨技术中，立磨市场占有率达90％以上。立磨的运转率、稳定性、检修周期等直接影响新型干法水泥生产线中各粉磨线的运转效率、检修周期等。磨辊和磨盘衬板是立磨零部件中公认的消耗极快的关键耐磨部件，故磨辊及磨盘衬板的耐磨性好坏，是影响立磨的运转率、稳定性、检修周期等最主要因素之一。???

耐磨之道在于选择具有合理硬度和韧性的材料及技术工艺。研究表明，硬度是影响物体表面磨损的众多特性中最主要的因素，但是，硬度高、韧性差的材料极易脆裂、剥落，达不到耐磨要求。一般地说，提高接触面的硬度可以大大提高物体表面的耐磨性，当两相接触物体表面硬度接近时，表面磨损对硬度尤为敏感。因此，根据具体工况选取具有恰当硬度和韧性的耐磨材料不仅可以节约成本，避免浪费，还可以带来许多其他方面的收益。本文结合近年来的一些新技术和表面处理工艺，以及应用于立磨磨辊及磨盘衬板的几种耐磨技术进行分析比较，包括磨辊及磨盘衬板的结构、选材和制造工艺等方面。

1磨辊及磨盘衬板结构

目前，立磨磨辊结构外形可以概括为锥辊、鼓辊、圆柱辊和球形辊四种外形，既有分片式，也有整体成型之分。磨盘衬板结构外形有平盘式和碗式两种，均为分片式。磨辊与磨盘衬板不同结构外形组合起来形成了具有代表性的技术风格，见图l???

由图1可以看出，尽管磨辊或磨盘衬板的外形结构有所不同，但是其研磨原理是一样的。因此，不同种类立磨的磨辊及磨盘耐磨处理基本类似。人们在实际生产实践中，根据粉磨对象的不同，应选取不同硬度的耐磨材料及技术工艺制造磨辊及磨盘衬板，以达到最佳设备配置、节约成本的目的。

2磨辊及磨盘衬板选材和耐磨制造技术

磨辊及磨盘衬板选材及制造经历了传统铸造、微型铸造和陶瓷合金复合铸造三个阶段。本文将使用传统的合金组分这类纯金属熔液浇铸成形的技术称为传统铸造；将在一般普通基材表面堆焊一层硬度极高的耐磨层的技术称为微型铸造；将一种或多种硬质陶瓷颗粒通过铸造使其按要求镶嵌在合金基体表面的技术称为陶瓷合金复合铸造。早期用于磨辊及磨盘衬板的传统铸造技术基本上已被淘汰，但是，随着近几年一些新技术的发展，合金铸造耐磨技术依然焕发着活力，在耐磨技术领域占有一席之地。表面堆焊技术用于磨辊及磨盘衬板耐磨处理已有十几年历史，各种设计、施工、验收等要求，基本上形成了比较完善的标准规范。陶瓷合金复合铸造为近几年出现的新兴技术，以宣称的高耐磨性能指标成为其卖点，各项性能指标具体如何还有待于生产实践验证。???

2.1传统铸造

传统的磨辊及磨盘衬板铸造选材可分为三个阶段。第一阶段是以高锰钢为代表，具有韧性极好、不易断裂、在强冲击条件下产生加工硬化等优点。但是，这种系列材料易变形，不耐磨，不能很好地适应立磨工况，尤其是难以适应水泥熟料和矿渣粉磨等工况条件。

第二阶段以镍硬铸铁为代表，具有硬度高、耐磨性好的特点，但是脆性较大。由于其碳化物含量高，但脆性较大，稀有金属材料镍的加入量较大，性价比不高，故目前市场上仅有部分立磨磨辊采用镍硬铸铁，应用很少。

第三阶段是以高铬铸铁和各类合金钢为代表，整体表现为硬度高、耐磨性好、韧性也有大幅度的提高。目前，在各个行业已得到了广泛应用。

硬度和韧性是耐磨材料所面临的一个对立指标。一般来说，为了得到良好的耐磨性，需要材料的硬度越高越好，而硬度变高，材料的韧性自然会降低，耐磨层晶体结合性差，致使容易开裂、剥落和寿命短等不利现象发生。为了在提高材料硬度的同时获得极好的韧性，在实际生产实践中，向浇铸液中掺入各种合金元素，可以达到较好的效果，但是造价高。近几年发展起来的纳米变质剂(TiN、SiC、TiC等)技术，其特点是与金属具有较好的结合力，具有很强的细化晶粒和弥散强化作用，见图2。它可明显改变金属基体和碳化物等组