球磨机衬板失效原因分析及改进措施

球磨机运行过程中，衬板磨损和断裂失效时有发生。为了解决球磨机衬板使用寿命短的问题，分析了溢流式球磨机的使用状况和球磨机衬板的结构，并提出了改进措施。

某铜矿采用三台5.03m8.5m溢流球磨机，计划年处理能力600万吨。经过6个月的生产和运行，衬里将无法拆除。在分析了衬板的实际工况和失效原因后，对衬板的材料和结构进行了改进，取得了一定的效果。目前，衬板的使用寿命提高到10个月以上。

原衬板的使用

铜溢流球磨机使用的衬板材质为ZG  42 Cr  2 mnsi  2 more；硬度为HRC  48-52；加入的钢球直径为80mm；原矿磨矿粒度为10mm，普氏硬度f为13~14。这种硬度的物料属于中硬矿石。拆除内衬后，观察并分析其失效模式。

1)波峰提升侧磨损严重，而另一侧厚度接近40mm，所以磨损不均匀；

2)衬板的磨损形式为严重的犁沟磨损形式。

缸套磨损原因分析

1）球磨机衬板的主要作用是保护磨机筒体，并带动磨机中的磨球做翻滚运动，以粉碎磨机中的物料。

因此，要求磨机衬板必须对磨球有足够的提升和扰动能力。研究表明，在溢流磨机中，当磨机筒衬的波峰与波谷的高度差达到磨球最大直径的60%左右时，磨球在磨机中运动的强度适中，此时磨机处于最佳工作状态。在5.03m8.5m溢流磨机中，磨球最大直径为80mm，磨机筒衬的峰谷高度差仅为40 mm。

在这种情况下，在磨机运行期间，衬里很难有效地提升磨球。此时磨机内钢球运动的强度降低，进而导致磨机的破碎效率降低。同时，由于衬板峰谷高度差不达标，磨球与圆筒衬板之间的相对滑动运动剧烈，这一问题的存在导致了磨机衬板犁沟磨损现象的发生，该问题的存在，不仅加重了磨机衬板的快速磨损，而且因犁沟底部将会率先被磨穿造成衬板提前报废。

2）在设计现有磨机筒体衬板的过程中，设计者简单地认为磨机衬板的磨损是均匀的，因此将衬板后面的槽设计成弧形槽。事实上并非如此。

磨机运行过程中，衬板牙顶侧的反作用力在磨球提升过程中特别强，所以这个部位会承受强烈的切削磨损，所以磨损最严重。衬板背部圆弧形空位槽的设计方案使衬板厚度基本呈均匀形态，波峰侧顶部位的快速磨损将使该部位被首先磨穿导致衬板提前报废。

3）大多数传统磨机衬板由高锰钢制成，高锰钢利用其独特的加工硬化特性来实现其耐磨性。然而，在磨削条件下，高锰钢不能完全硬化。一般选用高强韧耐磨的铸钢，硬度在HRC45-60之间。衬板硬度中等偏下，所以耐磨性一般。如能提高衬板本体硬度，则衬板的耐磨性提高，使用寿命也会大大提高。

改进措施

1）改进衬板材质.

熔炼ZG60SiMnCr2Mo材料，并进行退火、淬火和回火试验。

2）改进衬板波峰、波谷的高度差.

原衬板波峰100mm，波谷60mm，高差40mm；波峰110mm，波谷55mm，高差55mm，以增加衬板的提升能力，减少磨球对衬板的犁沟磨损。

3）改进衬板与筒体接触面结构。

衬板背面原空白槽结构为共形波峰波谷结构，衬板厚度均匀，因此改为共形圆柱弧形结构(改进前后如下图所示)，增加了易磨损部位的厚度，从而延长了衬板的使用寿命。

图2改进前的结构

图3改进的结构

4）改进衬板螺栓把合方向。

原衬板螺栓的螺栓孔宽度为120毫米，但现在螺栓孔旋转了90度

改进后的衬板安装6个月后，停机检查时发现磨损只有15mm左右，且磨损均匀，可使用6个月以上。衬板材质和结构改进后，应用效果明显，随后为另外两台球磨机预制了相同的衬板。以上案例仅供参考，有问题请留言交流。