水泥球磨机提高产量方法和球磨机磨矿和分级工艺介绍

第一篇：水泥球磨机提高产量方法和球磨机磨矿和分级工艺介绍

水泥球磨机提高产量方法和球磨机磨矿和分级工艺介绍 采用Φ3200×13000mm水泥球磨机+辊压机+选粉机的闭路粉磨系统

时，如何提高球磨机产量？

1.调整球磨机研磨体的装载量

根据生产试验，发现增大研磨体装载量，并不能达到增产的效果。摸索发现，最合适的研磨体装载量应将钢球配球控制在额定装载量的95%。

2.优化球磨机钢球的级配

分析Φ3200×13000mm水泥球磨机筛余曲线，得知一仓料端曲线下降不明显，说明该仓的粉碎能力不是很强；二仓出现较长的水平线段，说明该仓钢球级配有问题，为此对研磨体做出相应的调整：(1)增大一仓平均球径，降低二仓平均球径；(2)优化一，二仓填充料。3.辊压机挤压效果的改进方法

Φ3200×13000mm水泥球磨机是双仓磨，破碎功能部分转到辊压机上，这种情况下，挤压物料更易达到质量指标。但考试由于产量的增加，辊压机压力减小，辊缝仍是原来设定的范围，致使通过量增大，物料挤压效果差，10mm以上颗粒含量较多，吐槽量增大，出口篦板易堵塞，部分颗粒沉积于二仓内消弱了研磨作用，辊压机主题故障频繁，运转率仅达40%左右，影响水泥球磨机产量。改进措施：大修辊压机，焊补辊面，将辊缝设定稍微减小。4.提高选粉机选粉效率

调整合理的循环负荷，一般为K=218%时，选分效率达到78%左右，选粉机得到最大发挥，此外定期更换选粉机叶片，提高Φ3200×13000mm水泥球磨机产量。

5.加强水泥球磨机通风和系统密封，减少漏风

适当通风，可排出水泥球磨机磨内微粉，减少过粉碎，同时排出水蒸气，减少粘球。另外，对与球磨机相连提升机、选粉机等生产设备进行密封，改善锁风效果。

6.降低粉磨温度，加强粉磨系统散热

粉磨系统温度高，部分石膏脱水影响水泥质量，增加细粉静电吸附作用，球磨机内糊球加重，使过粉磨现象严重，所以，要注重系统表面散热。

7.定期清仓，及时补球。

在选矿生产工艺过程中，磨矿和分级是非常关键和重要的一环，磨矿机是一个能耗高、作业效率低、故障多发的设备，对磨矿机的运行状态监测，不但可以提高设备效率和生产率，降低能耗，减少故障，而且可以提高经济效益，保证生产正常进行。

由于行星球磨机粉磨过程中球磨罐能够全封闭，所以既可以干磨，也可以湿磨；还可以在磨罐内充入不同的气体，实现不同气氛下的粉体加工。研究磨球的运动规律，有助于深入理解行星球磨机的粉磨机理，对科学实验与实际生产中操作参数的优化有重要意义。

当行星磨中的磨球所受惯性力的合力在球磨罐径向上的分量指向罐外时，磨球会受到球磨罐的支持力而不脱离球磨罐内壁；当磨球所受惯性力的合力在球磨罐径向上的分量指向罐内时，磨球将脱离球磨罐内壁内对侧撞击。

同时提高球磨罐的公转速度和自转速度或采用大直径的磨球可显著增大磨球所受惯性力，从而使磨球能量显著提高，粉磨效果显著增强；而改变球磨罐内径不会明显改变粉磨效果。

当球磨罐的自转角速度远大于公转角速度时，磨球将不会脱离球磨罐而失去对物料的撞击作用。

振动筛由于其结构紧凑，分级脱水效率高，与磨矿机配合使用可以大大提高现况效率，然而振动筛是在高频振动下工作，其结构承受着交变力的作用，在长期作用下不可避免地要发生损伤，一方面会改变振动筛的振幅和频率，影响筛分效率，另一方面影响振动筛的寿命，因此，对振动筛的工作状态监测，可以保证设备的高效工作，减少损失，延长寿命。

采用双单片机结构对球磨机和振动筛工作状态进行实时监测不仅打破了PC机垄断矿山设备监测诊断系统主机的地位，而且在监测系统的可靠性、经济性、适应性等方面都显示了无比的优越性。所研制的系统监测试验表明，不仅智能化程度高，运行稳定可靠，而且还具有下列特点：

（1）参数设置灵活，系统在运行过程中可随时进行标准值的设定。（2）通用性强，由于该系统在初次上电时首先测取设备在正常状态时各参数的参考标准值，因此对同类型的球磨机和振动筛都可监测。（3）状态显示直观，适合现场需要。

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第二篇：球磨机磨内筛分专利技术改造在水泥粉磨中的应用

球磨机磨内筛分专利技术改造在水泥粉磨中的应用

水泥工业需要粉磨大量的矿物质原料。如何降低粉碎能耗，提高产量和质量，使粉磨过程最优化，一直是水泥行业科研人员的努力方向。普通管磨机粉磨水泥时，一是当产品的比表面积超过400m2/kg时，就会产生糊段和结块现象，但采用小规格的研磨体，由于单位重量的个数多，比表面积大，单位时间内冲击研磨物料的次数多，水泥粒度分布曲线陡、强度高，粉磨高细水泥亦不会发生水泥凝聚和结块现象；二是由于物料在磨机内各个部位不同粒径的物料混杂在一起不利于用不同的研磨体进行破碎或研磨，从而造成能耗高、产量低。近年来对管磨机进行磨内筛分技术改造（亦称高产高细磨内改造技术）由于其不增加设备动力，只是对磨机内部结构进行改造。可以达到提高产量，降低电耗，提高成品比表面积的目的。同时由于投入少，技术改造时间短，所以很受欢迎。

XCM 磨内筛分技术改造其原理是在普通管磨机内设置筛分装置取代原有的隔仓装置，对前仓物料进行强制筛分，拦截大颗粒，让这些大颗粒仍然回到球仓内继续用大尺寸的钢球进行破碎，合格的细料进入后仓。同时根据物料本身的特性、粒度、工艺状况，各仓配以合适球、段级配，以控制进入后仓物料的平均粒径。细磨仓采用大表面积的小规格研磨体，大大提高磨机的研磨能力，从而获得高产量、高比表面积的成品，最大限度提高磨机粉磨效率。

XCM磨内筛分技术改造实质是使物料在磨内用相应尺寸的研磨体逐级粉磨，并及时逐级筛分，从而可使物料在电耗较低的情况下磨成成品。

那么怎么样将一台普通的管磨机改造成高产筛分磨机呢？笔者认为必须从三个方面入手：一是要选择性能好的磨内筛分装置；二是要对磨机的内部的工艺参数进行科学的调整；三是改造过程中双方的交流配合，三者缺一不可。

一、筛分装置

作为磨内筛分技术改造的核心装置——筛分装置性能的好坏是普通管磨机改造能否成功的前提。那么怎样的筛分装置才是一个好的筛分装置呢？笔者认为：一是筛分动力要大，用重力作为筛分动力辅以径向堆积压力进行筛分，才能使筛分效率高，筛分彻底；二是过料能力强，有好的筛分动力不一定过料能力就好，还必须有较大的筛分面积，使粗细料尽快筛分；三是通风能力强，最大限度改善磨内通风，降低磨内温度，防止磨内不良现象发生； 四是自洁能力强，消除筛分装置的堵塞现象；五是料位调节功能，可以使球仓保持最佳的料球比，以充分发挥球仓的粉碎效率；六是使用寿命长，这点往往在改造过程中被多数使用厂家所忽视。目前绝大部公司所采用的筛分装置大致分两类，一类是扬料板不带筛分板，使用寿命较长。但筛分功能由轴向筛分板完成，由于筛分动力为侧向堆积压力，筛分不彻底，性能较差；另一类是扬料板带筛分板，筛分动力为重力，筛分彻底性能好，但磨损大、使用寿命短。由于制造能力的限制，不少制造厂家偷工减料，筛分板一般用S=1~2.5mm不锈钢板或S=3mm冷轧钢板制作，寿命一般在6—12个月。

二、磨内工艺参数的确定

有了好的筛分装置只是普通管磨机改造成筛分磨的一个基础，更重要的是磨内改造工艺参数的确定，磨内工艺参数的确定直接决定了改造的成败。不少做磨内改造的公司由于技术力量不足，只是凭经验确定筛孔的大小，进行级配和仓长的调整。磨内改造成了一种撞大运，成了更好，成不了就一走了之。造成大多数磨内改造效果不明显。为了科学地进行磨内改造，我们利用外资企业的独特优势，由兴城技术研发中心进行大量的试验和数据处理，在中国首次提出磨内筛分工艺参数确定的科学理论，并在实践中取得了良好的效果。

2.1、筛分循环负荷率和筛分效率

筛分循环负荷率

筛分循环负荷率过低，不利于发挥筛分的产量高，电耗低的特点;筛分循环负荷率过高，筛分效率低，易堵塞。不利于前仓的破碎，易发生饱磨等不良现象。因此合理的筛分循环负荷率对于管磨机磨内筛分改造很重要。

2.2、仓长

管磨机进行磨内筛分改造，确定仓长非常重要。仓太长，筛分循环负荷率过低，不利于发挥筛分的产量高，电耗低的特点。仓太短，筛分循环负荷率过高，筛分效率低，易堵塞，不利于前仓的破碎，易发生饱磨等不良现象。而且每个仓仓长确定的方式和侧重点是不一样的。

2.3、筛分装置的筛径

筛分装置的筛径的确定主要由前仓长度、入磨物料的平均粒径、筛分循环负荷率和物料的水分和物料的种类等因素决定。

2.4、钢球、钢段级配

普通管磨机经过磨内筛分改造后，使物料在磨内各仓用相应尺寸的研磨体逐级粉磨，并及时逐级筛分。各个仓内的物料粒径组成发生了变化，同时物料流速加快，产量增加，因此各个仓的研磨体级配要作适当调整。

三、磨内改造过程中的注意事项

在中国管磨机磨内改造中失败的案例较多，或者说双方合作满意的较少。就我们调查后发现失败的原因大致有以下几个因素。

1、筛分装置的性能差，对整个磨内改造技术不完全掌握。只是更换筛分装置就万事大吉了。造成效果不明显，甚至出现负作用。

2、从事磨内改造的厂家或人员为了做成业务，片面夸大磨内改造的效果。结果在改造过程中实际的效果和被改造的厂家希望值相差过大，造成双方合作不愉快。笔者曾见国内一家公司宣传一磨内改造案例提高产量100%，后来经笔者了解后得知，在改造过程中磨机前面加了辊压机作预粉磨，这是典型的误导消费者。实际上对于运行正常的管磨机进行磨内改造产量提高一般在15-20%左右，降低电耗20%左右。

3、改造前的沟通不够，双方配合不协调是失败的另一个很重要的原因。从事磨内改造的人只是懂磨内改造这项技术和结累一定的实践经验，这些往往多是共性的东西。而对于每台具体的磨机而言，真正了解的是使用磨机的厂家。不少厂家在改造过程中匆忙进行，从事磨内改造的人不深入了解整个粉磨系统的工艺状况，根据经验进行。而生产厂家以为是从事磨内改造人的事。结果在过程中达不到预期目的时，相互责怪，造成技术改造以失败告终。

因此要搞好磨内筛分改造，不仅要有好的筛分装置，丰富的实践经验。双方还要有良好的心态，对改造后的效果有一个正确的估计，不能过分夸大。不能偏面地追求产量，而更要注重节能效果。在改造实施过程中，双方要充分交流与配合。只有双方充分的交流后对整个粉磨系统的工艺状况有了足够的了解。同时，磨机使用厂家有条件的要做磨机改造前的筛余曲线，磨内不同部位的粒径分析。双方共同制订出详尽的改造方案和实施计划，并在实施过程中根据实际情况作出调整。只有这样才能取得好的效果。

四、突出效果

4.1与普通高细磨和其他型式筛分磨相比

运用我公司磨内筛分改造技术及XC筛分装置打造成的筛分磨与普通高细磨和其他型式筛分磨相比具有明显的优势，主要体现在以下几个方面：

1)普通高细磨的筛分腔窄，球仓的小钢球或破球以及块状物料很容易进入筛分腔而卡住，使立筛板变形或破损，影响筛分效率，而XCM筛分装置不存在这种缺陷结构；

2)普通高细磨的筛分依赖于内置的“立筛板”，物料从前仓到后仓的流动完全依赖磨内物料料面差来完成，是一种侧向堆积压力作用的“静态”筛分；而XC筛分装置采用的是滚动筛，物料在滚动筛上运动的同时进行筛分，因此是一种重力作用的“动态”的筛分，筛分效率更高。

3)普通高细磨的筛分板是平面结构，很容易变形和破损，而XC筛分装置中用于筛分的滚动筛是立体结构，难于变形和损坏。

4)宝利分选磨内置的物料分选系统设计了径向立式筛板，取消了普通高细磨中的盲板，这一结构设计对解决长磨机粉磨过程中糊球、糊段、通风不良尤为有利。

4.2与闭路磨相比

运用我公司磨内筛分改造技术及XC筛分装置打造成的筛分磨,它的高效率主要来源于大比表面积的微锻和内置的物料筛分系统，综合两者的特点具有相得益彰的效果，它与传统的闭路磨相比有着不可争辩的优势，主要体现在以下几个方面：

1)投资省

以φ2.4×13m磨机为例，闭路磨系统包括选粉机、提升机、回灰输送设备以及土建设施投资大约在80万元左右，而选择我公司磨内筛分改造技术及XC筛分装置，仅需15万元左右(主要包括: XC筛分装置、XC活化装置、XC磨尾卸料装置)。用户可磨机本体部分外购，“内脏”由我公司配置。

2）磨机产量

普通闭路磨由于选粉机选出的粗粉进入球仓，对球的冲击形成缓冲效应，削弱了球的破碎能力，影响磨机产量的发挥。而我公司磨内筛分改造技术及XC筛分装置打造成的筛分磨的破碎仓和研磨仓有着严格的分工，球仓主要“破”，锻仓主要“磨”，内置物料筛分系统。能及时将破碎仓的细粉选出并送入研磨仓，提高球仓及锻仓的破、磨效率。一般情况下，在同样比表面积条件下，对普通闭路磨运用我公司磨内筛分改造技术及XC筛分装置改造，产量都有较大提高。

3）节约能耗

闭路磨的生产工艺相对复杂，需要一台选粉机和2～3台提升、输送设备，因此需提供大量的电能来支持这些设备的正常运行。运用我公司磨内筛分改造技术及XC筛分装置打造成的筛分磨为开路生产，内置XC筛分装置随磨机筒体运转无须动力。以φ2.2×7.5m闭路磨为例，选粉机加上提升及输送设备总装机容量85kw左右，改造后每天节约电费800元，年费用27万元左右。

4）提高比表面多掺混合材

普通的闭路磨（指配转子式选粉机或离心选粉机）水泥比表面积在300㎡/㎏左右。而运用我公司磨内筛分改造技术及XC筛分装置打造成的筛分磨的粉磨工艺为开流生产，加上微型钢锻的高效率研磨，水泥比表面积都可确保340㎡/㎏以上，水泥三天强度提高3～5Mpa,至少可多掺混合材5%左右，吨水泥生产成本下降5元左右。

5）改善水泥颗粒级配，提高水泥品质

水泥颗粒级配对水泥性能有直接的影响，特别是32um以下颗粒含量对强度增长起主要作用，而大于65um的水泥颗粒难于水化，活性很小最好没有。运用我公司磨内筛分改造技术及XC筛分装置打造成的筛分磨可改善水泥颗粒级配，提高水泥品质。以φ2.4×11m闭路磨机为例，对改造前后的水泥产品分别取样，测试结果如下：改造前细度控制≤3%，产量在24.5t/h左右，32um以下水泥颗粒累积分布为54.93%,大于65um的水泥颗粒累积分布为21.98%;改造后为开路磨，在同样工况条件下细度控制≤4%，产量在23t/h左右，32um以下水泥颗粒累积分布为82.91%,大于65um的水泥颗粒为2.5%。水泥三天强度平均提高4.6Mpa。

6）物资消耗和设备运转率

由于闭路粉磨系统工艺相对复杂，设备增多，人力、物力、财力消耗在所难免。取消选粉机运用我公司磨内筛分改造技术及XC筛分装置打造成的筛分磨为开流磨，简化了工艺流程，设备运转率大幅度提高。

7）研磨体消耗

由于锻仓主要以研磨为主，加之微锻选用优良材质，微锻的消耗相当低，约30克/吨水泥左右；微锻的冲击力小，因而锻仓衬板的磨损亦相应减小，钢球的消耗与普通磨机差不多。

8）劳动强度及劳动环境

取消选粉机开路生产，无粗粉回灰，磨头的回灰扬尘没有了，配料现场的工作环境得到了很大改善；再有进入锻仓的物料经过严格分选，磨尾的笼筛出口再也见不到粗颗粒的熟料和其它物料，劳动环境和劳动强度大为改观。

第三篇：水泥工业球磨机衬板技术质量的优化与节能选择

水泥工业球磨机衬板技术质量的优化与节能选择

水泥工业球磨机内主要使用两大类耐磨件产品，即磨球和衬板。我国因磨损消耗的金属材料超过200万吨以上，其中磨球耗材所占比例约55﹪，衬板耗材所占比例约11﹪。由此可见，磨球和衬板在耐磨材料中的份量。

近几年来，伴随着水泥工业的结构调整和技术创新，水泥粉磨工艺装备技术水平得到空前提高，带动和促进了耐磨材料行业的繁荣与发展，在磨球的生产和应用上表现尤为突出。过去，低铬磨球占据市场主要份额；目前，高铬磨球则以其低耗损、高耐磨性被广大水泥企业所认知，高铬磨球实现了量的突破与质的飞跃，市场份额明显飙升，缩短了与国外先进水平的差距；今后，高铬磨球势将统御市场，领军行业。而在耐磨衬板的生产与应用中，与磨球市场的火热相比，耐磨衬板却是冰火两重天，一些高品质﹑高性能化产品如高铬合金衬板并未得到全面的推广和应用。

笔者曾于2003年10月21日、2006年10月17日、2008年10月16日分别在中国建材报第一﹑第二版上发表了“高合金衬板的‘春天’”,“高合金耐磨衬板在特大型球磨机上成功实现国产化”,“高铬合金铸铁衬板在水泥工业中的应用与展望”三篇文章，吁请大力推广和应用高铬合金衬板（超长效使用寿命6~12年，节能降耗增效显著，赶超国际衬板先进技术水平）。但时至今日，高铬合金衬板或优质化产品的应用所占份额并没有完全得到拓展。而中、低合金钢类衬板则充斥市场，且品种多、材质杂，质量标准不一，林林总总，鱼龙混杂，良莠不齐。

由于合金钢类材料的多样化，给生产者和使用者带来了诸多困难，大有眼花缭乱之势。更有甚者，由于市场的不规范性和信息不对称性，无序竞争，低端竞争（低品位，低技术含量，低价格，以劣充优)依然存在，以低价混高价、以次充好等不良行为弥漫市场，稍有不慎就会上当受骗，给使用者带来不必要的损失。高锰钢类衬板作为一种传统的普通耐磨材料，在冶金矿山球磨机上具有一定优势，但在制备水泥球磨机衬板时由于加工硬化能力不足而易早期失效，这早已是业界的共识。但在我们市场调研中发现，仍有大部分水泥企业特别是中小企业继续使用，在四川、云南、贵州等边远省份的区域市场中应用较多。凡此种种，反映了耐磨衬板市场的不规范性。

随着我国经济平稳较快发展和经济社会环境的持续改善，建设资源节约型和环境友好型社会，水泥工业的发展所面临的“节能减排”任务愈加紧迫。因此，适时地大力推广和合理选择使用水泥工业高效节能衬板，扩大高性能化衬板的应用范围，是节能降耗的有效途径之一。合理选择与应用的关键在于正确分析易磨部件的使用环境、工况条件和磨损机理，耐磨材料的技术性能和以往的使用经验，兼顾技术先进、生产可靠、经济合理的原则，达到节能减排、降耗的目的。衬板性能的优劣，不仅影响金属材料和能源的消耗，更重要的是影响设备运转率，影响水泥产量和生产成本。

要迅速彻底地转变传统的只讲价格不讲品质，只求数量不讲质量，只讲眼前不顾长远利益的采购观念，去粗取精，去伪存真，选择优势企业，使用优质产品，实现科学的性价比采购，在材料多样化的市场条件下，对于水泥工业“节能减排”来说，是新形势下必须做出的一种战略抉择。根据现有耐磨衬板市场使用情况，依据相关前沿技术市场资源，现予推荐两种优质耐磨衬板材料，恳望大家抛砖引玉，互动互信共鸣，营造放心消费环境，创新创优产品，完善粉磨系统优化

节能技术，提高水泥行业节能能力，不断满足我国水泥工业球磨机衬板的巨大市场需求。

一、高性能化衬板之高铬合金铸铁（钢）衬板

1.高铬合金铸铁衬板的特性与标准

高铬合金铸铁一般是指含铬量在12%~30%，含碳量在2.4%~3.6%范围内的合金白口铁。它的显著特点是M7C3型共晶碳化物显微硬度HV1300~1800，呈断网状、孤立状弥散分布于马氏体(金属基体中最硬的组织)基体上，减少了对基体的割裂作用。因此，高铬合金衬板具有高强度、强韧性和高耐磨性，其性能代表了目前金属耐磨材料的最高水准。国外已大量应用于水泥大型球磨机上，一般使用寿命(一仓)在6~8年，二、三仓在12年以上，表现了良好的耐磨性。上世纪70年代中后期，我国材料科学工作者开始研究并推广应用高铬铸铁衬板，形成了一系列工艺技术理论及其技术规范，并于1998年制定了国家建材行业标准JC∕T691-1998《高铬铸铁衬板技术条件》，2007年又对此标准进行修订和完善。

在实际应用中，对冲击载荷较大的工况一般采用低碳高铬铸铁(钢)衬板；对冲击载荷较小的工况采用高碳的高铬铸铁衬板，以便充分发挥材料的耐磨性能。如含C2.4%~2.65%的Cr15衬板可用于椎4.2m以下磨机(一仓)；含C2.65%~2.85%的Cr20﹑Cr26衬板可用于椎4.2m以上磨机；磨前有预粉系统，如“辊压机+水泥磨”时，平均球径≤60mm，C含量可以再高些，可保证使用寿命(一仓)8~10年，二、三仓耐磨时间更长。磨头板可选用中(低)碳高铬铸铁材料；出料篦板可选用中、高碳高铬铸铁材料；分块组合成的隔仓板可选用低碳高铬铸铁材料。

2.高铬合金衬板的实际应用与节能优势

原唐山水泥机械厂、驻马店三山实业有限公司、合肥水泥研究院耐磨耐热材料厂、河北鼎基钢铁铸件制造有限公司、广州有色金属研究院耐磨材料厂、无锡东方抗磨材料有限公司等国内具有代表性的生产厂家制造的高铬铸铁衬板，均表现出优异的耐磨性。值得一提的是，驻马店三山实业有限公司生产的高铬铸铁类衬板有Cr13、Cr15、Cr20、Cr26，用于不同规格型号椎1.83m、椎2.2m、椎3m、椎3.5m、椎3.8m、椎4.2m、椎5m、椎5.4m等磨机上200多台(套)。其中Cr15衬板用于原河南省偃师县水泥厂椎2.2×6.5m磨机上一仓，连续使用达13年之久；用于河南郑州顺宝水泥股份有限公司椎3×9m磨机上一仓，连续使用达7年之久。2003年5月用于大宇水泥(山东)有限公司特大型磨机椎5.4×15.5m上的Cr26衬板、磨头板，已连续运转6年以上，据客户反映，其磨头板使用寿命已超过原进口磨头板的2倍以上，估计仍能使用2年左右。大量的应用事实足以证明高铬合金衬板应用于水泥工业磨机上是安全的，且耐磨性强，使用寿命长，节能增效十分显著。特别是在新型干法水泥生产线上，随着预破碎，预粉碎，预粉磨等磨前预粉技术水平的提高，一次采购，多年不需更换，既降低工人劳动强度，又提高粉磨效率，高铬合金衬板良好的性价比优势更加凸显。如Cr15衬板目前市场价格约15000元∕吨(使用寿命6年以上)，低合金钢衬板目前市场价格约8500元∕吨，二者使用寿命、价格相比（以椎4.2×13m磨机衬板96吨计算），使用高铬合金衬板节约采购成本约168万元，如果考虑节省安装费用和螺栓成本等，节能降耗空间更大。

3.高铬合金衬板的铸造和使用中的技术关键

（1）提高高铬铸铁衬板的冲击韧性。企业在选用高铬铸铁材料制备衬板时，在优先考虑其耐磨性的同时，还应该特别重视其强度和强韧性的配合，只有高强度，强韧性，高耐磨性的有机结合，高铬铸铁的优良性能才能充分发挥出来。有

文献报道提高高铬铸铁的性能，首先应提高高铬铸铁的断裂韧性ＫＩＣ值。当含Cr>13％时能够使高铬铸铁M7C3型共晶碳化物断网，呈孤立状；当共晶碳化物不变，且Cr、C比在6.6~7.1时，高铬铸铁的断裂韧性ＫＩＣ值最高，亦即此时抗裂纹扩展能力最强；高温淬火或适当延长保温时间，亦能改善M7C3型共晶碳化物的形貌、分布、大小，细化碳化物，提高强度，增加韧性；改变高铬铸铁共晶碳化物形态、数量、大小及分布并提高其强韧性的最简单而且经济有效的方法是对铁水进行变质处理，控制其凝固，更重要的是细化共晶碳化物，减少对基体的割裂作用，细化基体，改善韧性，提高高铬铸铁晶界的冶金质量。坚持“四化”：净化铁液，细化晶粒，强化基体，多元微合金化变质处理。另据有关资料显示，当含C＜2.8％时高铬铸铁可以获得较高的韧性；碳化物Ｋ20%~30%时高铬铸铁的耐磨性最高，材料的耐磨性随ＫＩＣ值的提高而提高；严格控制Ｐ含量，适当添加Ｎｉ等均可提高韧性值。

（2）高铬铸铁衬板的安全性应用。①断裂是高铬合金衬板的磨料磨损主要失效形式。形成断裂的主要原因是由铸造缺陷，如铸件内的疏松、缩孔、气孔、夹杂等造成的。生产企业必须从严控制铸造缺陷的发生。②高铬铸铁衬板宜块小而厚，单螺栓孔或无螺栓孔。不允许块大而薄或双螺栓孔衬板的使用。③高铬衬板在安装时，凡有螺栓孔的衬板，螺栓固定要紧实牢固。安装面与筒体面应为面接触，最好选用橡胶垫作垫层，严禁无任何铺垫而直接安装和使用高铬衬板。安装完毕进行初(试)运转时，磨机内必须填充一定量的物料方可运行，严禁空磨运转。

（3）创新营销模式，扩大高铬合金衬板市场占有率。水泥企业在使用高铬合金衬板时，一般前期采购资金占压大，这也可能在一定程度上限制了高铬合金衬板的使用。因此，笔者建议采用“一次性采购，分期付款，首付衬板成本，再付余款”的办法，这样既缓解了水泥企业资金压力，又为生产企业扩大了市场份额，实现了互利双赢。

4.高铬铸铁材料的优化及未来节能发展方向

自2003年以来，金属材料价格不断上扬，特别是钼、镍、铜等贵重金属价格更是成倍上涨，给耐磨材料生产企业带来很大的成本压力。为此，材料科学工作者和生产企业展开了以节约贵重金属材料为主要方向的试验与研究，如在化学成分的配伍上以少量多元的合金化及变质处理技术的研究与应用；开展了以锰代钼的试验研究；对淬透性极强的硼合金的加入量、加入方法及加入时间的探讨等。在热处理淬火介质方面，除空冷淬火外，还发展了油淬高铬铸铁衬板和溶剂淬火高铬铸铁衬板，积累了大量实践应用经验，取得了积极成效。这些工作为我国水泥工业大量应用高铬合金衬板创造了条件，提供了强有力的技术支撑，为进一步降低金属材料的消耗，优化和降低成本提供了一条有益途径，将成为未来行业的一个主要节能研究发展方向。

二、高性能化衬板的中碳中铬合金钢衬板

如前所述，合金钢类衬板由于市场的不规范性和技术信息的不对称性，在识别和使用时一定要做到认清产品牌号，熟知材料性能。一般中碳中合金钢是指几种合金元素相加之和等于或大于5%的材料；中碳中铬合金钢是指铬元素含量为4%~10%的材料；中碳低合金钢是指几种合金元素相加之和小于5%的材料；“中碳多元合金钢”材料的称谓，从使用者角度上看不确切，容易给使用者造成错觉，难以分辨。

目前，值得欣喜的是，以暨南大学耐磨材料资深专家李卫教授为首起草、拟

订的《耐磨钢铸件国家标准（送审稿）》，正广泛征求意见以予规范、统一标准。这是市场的需要，时代的呼唤，是材料科学工作者和广大业界同仁的共同呼声和愿望，我们殷殷期望早日送审通过并颁布实施。笔者曾于2008年12月份应邀参加了广州暨南大学、全国铸造标准化技术委员会组织召开的“全国金属耐磨材料技术及标准化研讨会”，会上讨论通过的《耐磨钢铸件国家标准（送审稿）》共优选出8种耐磨合金钢材料。

在规定的8个标准中，ZG30CrMn2Si、ZG30CrMnSiMo一般采用水淬热处理，主要用途为履带板、铲齿类铸件。也有用做水泥球磨机衬板的，但使用寿命相对偏低，一般不超过2年；油淬热处理钢ZG42Cr2MnSi2Mo、ZG45Cr2Mo(日本钢种)一般制造球磨机衬板使用寿命2~3年，尤其是ZG42Cr2MnSi2Mo，水泥企业使用较多；ZG30Cr4Mo、ZG40Cr4Mo、ZG50Cr4Mo为空淬热处理钢，制造球磨机衬板一般使用寿命超过4年；ZG85Cr2MnMo为国际标准珠光体钢，一般很少用做水泥球磨机衬板。显而易见，中碳中铬全部替换铬合金钢衬板无论是化学成分还是力学性能均高于其他合金钢类衬板。在实际应用中优势比较明显。

中碳中铬合金钢衬板于上世纪80年代末90年代初，由合肥水泥研究院、西安交大等率先在建材水泥、火电能源行业研究推广应用，耐磨性仅次于高铬铸铁而优于高锰钢和中、低合金钢，位居合金钢类材料之首。它的性能优异在于含Cr3.8﹪~5.0﹪，Cr有较强的碳化物形成能力，当含Cr＞4％时钢中就会出现高硬度M7C3型共晶碳化物。同时，与铁形成连续固溶体，在奥氏体中的溶解度很大，故能强化基体，提高基体的强度、硬度而不降低韧性。经高温940~980℃空冷淬火﹢260~380℃回火后，基体组织形成回火马氏体和部分残余奥氏体，即高强度马氏体基体上弥散分布着一定量的高硬度M7C3型共晶碳化物，实现了高强度、较高耐磨性和良好韧性的匹配，使中碳中铬合金钢衬板在实际应用中性能发挥得潇潇洒洒，淋漓尽致，一般使用寿命在4年以上。它的另一个优点是，由于铬合金含量相对较高，在回火时能阻止或减缓碳化物的析出与集聚，使碳化物保持较大的分散度，亦有利于提高强度和硬度，即抗回火稳定性能好，并具有一定的抗高温氧化能力和抗腐蚀能力，使其应用范围更宽。从节能降耗角度看，中碳中铬合金钢衬板亦表现卓越，如目前市场价格约12000元∕吨，低合金钢衬板目前市场价格约8500元∕吨，二者使用寿命、价格相比（以椎4.2m×13m磨机衬板96吨计约算），使用中铬合金钢衬板可节约采购成本约13万元。合肥水泥研究院耐磨耐热材料厂、驻马店三山耐磨材料有限公司、驻马店中集华骏铸造有限公司、广州有色金属研究院耐磨材料厂、河北鼎基钢铁铸件制造有限公司、徐州中通机械制造有限公司、江苏驰恒耐磨材料有限公司等一大批生产企业制造的中碳中铬合金钢衬板，无论品种、规模还是产品质量均在行业中拥有良好声誉。

另外，在合金钢类衬板中，油淬低合金钢衬板ZG42Cr2MnSi2Mo在实际应用中，也表现非凡，堪与中碳中铬合金钢衬板相媲美，但总体来讲，该材料由于没有M7C3型碳化物硬质相，在耐磨性方面与中碳中铬合金钢衬板相比，还是稍逊一筹。

第四篇：先进陶瓷材料精密件加工工艺方法介绍

先进陶瓷材料精密件加工方法

-机械加工、电加工、超声波加工、激光加工及复合加工介绍

内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.陶瓷材料根据性能要求不同有不同加工方法。目前主要加更方法包括机械加工、电加工、超声波加工、激光加工及复合加工几大类。下面简要介绍下几种陶瓷材料加工方法。

1、陶瓷材料的机械加工

陶瓷材料机械加工主要包括车削加工、磨削加工、钻削加工、研磨和抛光等。

（1）陶瓷材料的车削加工

车削加工主要是用金刚石刀具切削高硬度、高耐磨性的陶瓷材料。多晶金刚石刀具难以产生光滑的切削刃,一般只用于粗加工;对陶瓷材料精车削时,使用天然单晶金刚石刀具,切削时采用微切削方式。由于陶瓷材料硬度和脆性非常大,车削加工难以保证其精度要求,故车削加工应用不多,基本上还处于研究阶段。（2）陶瓷材料的磨削加工

陶瓷材料的磨削加工是目前已有加工方法中应用最多的一种。磨削加工所用砂轮一般选用金刚石砂轮。对金刚石砂轮磨削机理不同学者有不同的解释，但总的来看有一点是共同的,即脆性断裂是形成材料去除的主要原因。磨削加工中,切屑的清除是一大问题,一般采用冷却工作液清洗。冷却液不仅起到冲洗切屑粉末的作用,而且可以降低磨削区温度,提高磨削质量,减少磨粒周围粘结剂的热分解等。磨削液一般选用清洗性能好、粘度低的磨削液。金刚石砂轮因其选用结合剂种类、磨粒浓度的不同有不同的磨削特性。金刚石颗粒大小是影响陶瓷工件表面质量的又一主要原因。颗粒愈大,所加工表面粗糙度愈大,但加工效率愈高。

（3）陶瓷材料的钻削加工

陶瓷材料钻削多采用掏料钻。掏料钻的结构为一环形金刚石砂轮焊接到一中空的钢管上,焊接工艺为银焊。当钻削陶瓷材料时,金刚石砂轮高速旋转,利用端面的金刚石磨粒切削材料。（4）研磨和抛光

在工业生产的某些领域,仅靠磨削是达不到陶瓷件表面光洁度要求的,通常要采用研磨和抛光。另一方面,陶瓷材料韧性较小,脆性较大,其强度很容易受表面裂痕的影响。加工表面愈粗糙,表面裂纹愈大,愈易产生应力集中,工件强度愈低。因此,研磨不仅是为了达到一定的粗糙度和高的形状精度,而且也是为了提高工件的强度。抛光是采用软质抛光器和细粉磨粒以较低的压力作用于工件的一种精加工过程。

2、陶瓷材料的电加工

电火花加工主要是通过电极间放电产生高温熔化和汽化蚀除材料,因此材料的可加工性主要取决于材料的热学性质,如熔点、比热、导热系数等,而材料的力学性能影响较小。电火花加工适合于超硬导电材料的加工。由于大多数陶瓷材料是电的绝缘体,以往很少用电火花加工法加工。但近年来许多高性能陶瓷中都含有TiC等导电材料,使得电火花加工成为可能。

（1）加工导电性陶瓷

陶瓷中的相当一部分具有一定的导电性，因而可用电火花直接加工。常用加工方法有电火花线切割加工和电火花成型加工。以电火花线切割和成型加工为基础，还可衍生出其它方式的加工方法，如电火花内外围和平面磨削，刀具的刃磨，电火花铣槽，齿轮及螺纹的电火花加工等。

（2）加工非导电性陶瓷

非导电性陶瓷不具有导电性，不能直接作为电极对另一方进行电火花加工。对此，一般采用电解液法和高电压法来创造产生火花放电的条件，对非导电陶瓷进行加工。

电解液法实际上是电解电火花复合加工，它是目前研究得最多的方法。这种方法通常是利用电化学反应时在工具电极上产生的气泡，形成电解液中火花放电所需的非导电相，通过气泡放电的热作用来蚀除工件，其中电解作用和化学作用也起了重要的影响。但电解液法气体相形成速度慢，放电击穿延时长，大量消耗电解能，因而加工效率低、能耗大。对此，有人提出以高速旋转的齿电极的气流吸附及涡流作用，或用可控充气的技术等方法来解决。

高电压法是在尖电极与平板电极间放入绝缘的工件，两极加以高频高压脉冲电源，由于两极间存在寄生电容，使得尖电极附近部分绝缘被破坏，发生辉光放电，从而达到加工的目的。一般使用的电压为5000—6000V，最高为12000V，频率为数十千赫到数十兆赫。

3、陶瓷材料的超声波加工

超声波加工就是利用振动频率超过16 000 Hz的工具头,产生0.01~0.1的振幅,通过悬浮液磨料对工件进行加工使其成形的一种加工方法。悬浮液磨料以极高的速度强力冲击加工表面,在被加工表面造成很大的局部单位面积压力,使工件局部材料发生变形,当达到其强度极限时,材料将发生破坏而变成粉末被打击下来,这是超声波加工工件的主要作用。其次还有悬浮液磨料在工具头高频振动下对工件表面的抛磨作用,以及工作液进入被加工材料裂缝处,加速机械破坏的作用。

4、陶瓷材料的激光加工

激光加工是利用高能量密度(108~ 1010w/cm2)的均匀激光束作为热源,在加工陶瓷材料表面局部点产生瞬时高温,局部点熔融或汽化而去除材料。激光加工是一种无接触、无摩擦式加工技术,加工过程中不需模具,通过控制激光束在陶瓷材料表面的聚焦位置,实现三维复杂形状材料的加工。一般激光钻孔和切割所需激光功率为150W~15kW。但同放电加工一样,由于陶瓷材料热导率低,高能束可能会在材料表面产生热应力集中,形成微裂纹、大的碎屑、甚至材料断裂。

5、陶瓷材料的复合加工

复合加工通常具有较高的材料去除率和或加工质量,是当前机械加工技术发展趋势之一。目前陶瓷复合加工的方法很多,如电解电火花复合磨削、磁力研磨抛光、超声机械磨削、电解电火花线切割、超声电火花复合加工和充气电解放电复合加工等。这些复合加工方法通常能获得较好的加工质量或较高的加工效率,因此陶瓷的复合加工是解决陶瓷材料加工问题的最有效的途径。

陶瓷材料具有轻质、高强、超硬、耐高温、耐磨、耐腐蚀、化学稳定性好等优良特性。但由于其同时具有高脆、断裂韧性低、弹性模量高等特点。因此硬脆性的陶瓷材料很难进行铣、刨、磨、抛、钻孔等加工,同时高昂的机加工费用和较差的加工精度也限制了其作为工程材料在航天航空、石油化工、仪器仪表等领域的广泛应用。通常精密陶瓷零部件的机加工费用甚至约占总成本的90%。通常利用复相增韧、组分搭配、结构设计等制备技术，在尽可能少牺牲力学性能的前提下提高材料的可加工性能。

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