丁再珍，張峰亮

輥磨磨輥輥套和磨盤襯板材質(zhì)的發(fā)展和選擇

Material Development and Selection of Grinding Roller and Mill Liner for the Roller Mill

丁再珍11，張峰亮22

本文介紹了輥磨關(guān)鍵部件磨輥輥套和磨盤襯板材質(zhì)的發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢，分析了不同耐磨材料對不同物料的適應(yīng)情況和優(yōu)缺點，可為輥磨磨輥輥套和磨盤襯板耐磨材料的選擇提供參考和借鑒。

輥磨；磨輥輥套；磨盤襯板；耐磨材料

1 前言

近年來，輥磨在建材、電力和冶金等粉磨領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，既用來粉磨傳統(tǒng)水泥行業(yè)的生料、煤（包括石油焦）和熟料，也用來粉磨電力行業(yè)的原煤和脫硫用的石灰石粉，在冶金領(lǐng)域的礦渣、鋼渣以及其他固廢如粉煤灰、鉛鋅尾礦、鎳渣等也得到了廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)市場保有量上千臺，年粉磨物料超過十億噸。

由于輥磨采用料床粉磨，粉磨部件磨輥輥套和磨盤襯板（以下簡稱輥套和襯板）之間不發(fā)生金屬接觸，僅物料和粉磨部件發(fā)生接觸，通過施加粉磨力進行破碎和粉磨，因此粉磨效率高，單位磨耗較球磨低，但由于輥磨臺時產(chǎn)量高，因此累計磨耗也大。早期由于磨損問題沒有得到很好的解決，輥磨僅在煤、水泥生料等領(lǐng)域應(yīng)用，隨著耐磨材料水平的提升，輥套和襯板的耐磨壽命得到了顯著改善，輥磨逐漸在礦渣等磨蝕性較差的物料粉磨領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

目前輥磨磨輥輥套和磨盤襯板材質(zhì)主要有高鉻鑄鐵、鑄鋼+堆焊、金屬復(fù)合陶瓷三種，三種均在使用，各有千秋。

2 輥套和襯板材質(zhì)的發(fā)展歷史

早期輥磨主要用于水泥行業(yè)的生料和煤粉制備，磨機規(guī)格也較小，輥套和襯板采用鑄鋼材質(zhì)，后期采用鑄鐵整體鑄造。為了提高耐磨性，一般選擇冷硬鑄鐵和高鉻鑄鐵，在鑄鐵中摻入部分Cr和Ni等元素，相比鑄鋼大大提高了硬度和強度，經(jīng)過熱處理，輥套和襯板表面硬度可以達到58-62HRC甚至更高，但冷硬鑄鐵和高鉻鑄鐵韌性差，脆性大，遇到劇烈碰撞和變化較大的溫差容易開裂，焊補時不容易掌控，溫度控制不好就容易裂開。隨著萊歇、史密斯、非凡、伯利休斯等國外輥磨進入國內(nèi)，帶動了國內(nèi)的天津院粉體公司、合肥院中亞建材、沈重等國產(chǎn)輥磨的興起，在2005年以前，國內(nèi)輥磨磨輥輥套和襯板的材質(zhì)主要采用高鉻鑄鐵整體鑄造。圖1為剛投入使用和磨損后的高鉻鑄鐵輥套照片。

圖1 剛投入使用和磨損后的高鉻鑄鐵輥套

上世紀(jì)90年代以后，輥磨逐漸進入礦渣領(lǐng)域，高爐粒化礦渣含有0.3%～0.5%左右的單質(zhì)鐵，磨損較生料大數(shù)倍，粉磨壓力也較生料的400～600kN/m2提高至800～1 000kN/m2，普通的高鉻鑄鐵使用壽命＜1 000h，且?guī)缀醪豢稍傩迯?fù)，壽命短，成本高，無法滿足客戶的需求，因此對耐磨材料提出了更高的要求。以日本栗本公司（KULIMOTO）為代表發(fā)明了硬面層再生補焊技術(shù)和工藝，采用此技術(shù)的輥套和襯板由母材和耐磨層組成，母材一般為鑄鋼，如ZG20SiMn，耐磨層采用特種高鉻合金鋼焊絲進行熔焊，焊絲化學(xué)成分含有C、Si、Mn、Cr等，耐磨層硬度＞60HRC，具有良好的耐磨性能，而母材又具有良好的韌性，幾乎不會發(fā)生開裂的情況，可以對耐磨層進行多次補焊修復(fù)，采用鑄鋼+堆焊的輥套和襯板粉磨普通生料和原煤的修復(fù)周期可以達到8 000h左右，粉磨礦渣修復(fù)周期可以達到1 500～2 000h，并且可以在線修復(fù)。2005年，由臺灣上慶栗本鋼鐵工業(yè)公司引進日本栗本公司技術(shù)投資成立蘇州優(yōu)霹耐磨復(fù)合材料有限公司，由于質(zhì)量可靠，該修復(fù)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。同期，鄭州機械研究所焊接工程技術(shù)中心也利用自身的技術(shù)優(yōu)勢進行了這方面的研究，其開發(fā)的焊絲也達到了類似的效果。鑄鋼+堆焊技術(shù)的成熟極大促進了輥磨在礦渣領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。2005年以后在國內(nèi)礦渣、生料、煤輥磨上得到了全面的應(yīng)用，由于其具有較高的性價比，替代了大部分的鑄造輥套和襯板，一度占據(jù)了80%以上的市場份額。圖2為剛投入使用和磨損后的堆焊輥套照片。

圖2 剛投入使用和磨損后的堆焊輥套

比利時的馬克托公司作為一家專業(yè)的耐磨材料供應(yīng)商，從1990年開始進行金屬基復(fù)合陶瓷材料的研究，最終成功將耐磨性能優(yōu)越的陶瓷材料澆鑄鑲嵌在高鉻鑄鐵中，制作出了金屬復(fù)合陶瓷輥套和襯板。這種材料總共分為3層，母材為球墨鑄鐵，中間層為高鉻鑄鐵，外層為陶瓷條，通過特殊的工藝將陶瓷條澆鑄鑲嵌在高鉻鑄鐵中，其所選擇的陶瓷材料顆粒硬度可以達到2 100Hv，耐磨強度是高鉻鑄鐵的3～4倍，由于母材為球墨鑄鐵，具有良好的韌性，陶瓷顆粒又具有良好的耐磨性，這種組合將陶瓷材料的耐磨性和金屬材料的機械性能有機地結(jié)合起來，使輥套和襯板在輥磨運行期間具有足夠的抗磨損強度，特別適合于粉磨磨蝕性大的物料。印度的VEGA公司和馬克托公司技術(shù)同源，但具備更大的產(chǎn)能優(yōu)勢，于2007年正式進入我國，通過和天津院粉體公司的強強聯(lián)合逐漸在國內(nèi)占據(jù)了一定的市場份額。金屬復(fù)合陶瓷輥套和襯板由于其優(yōu)越的耐磨性能，隨著生產(chǎn)成本的降低，將會得到越來越多客戶的認(rèn)可。圖3為剛投入使用和磨損后的金屬復(fù)合陶瓷輥套照片。

圖3 剛投入使用和磨損后的金屬復(fù)合陶瓷輥套

耐磨材料的發(fā)展永無止境，國內(nèi)眾多的科研院所和公司也在不斷研究性價比更高的輥套和襯板材質(zhì)以及將國外先進技術(shù)國產(chǎn)化，如碳化鎢材質(zhì)、高速鋼、陶瓷材料等，目前市場上的主流產(chǎn)品還是上述的三種。

3 輥套和襯板材質(zhì)的選擇

目前輥套和襯板的材質(zhì)主要圍繞高鉻鑄鐵、鑄鋼+堆焊、金屬復(fù)合陶瓷三種進行選擇，各有優(yōu)勢，選擇的依據(jù)主要根據(jù)物料的磨蝕性和客戶的需求，筆者根據(jù)所在公司的應(yīng)用情況，建議如下：

（1）磨蝕性較好的物料，如生料和石灰石，可以選用高鉻鑄鐵的材質(zhì)，也可以選用鑄鋼+堆焊的材質(zhì)，通常情況下，后者的采購價格是前者的1.6～1.8倍，對于中等磨蝕性的物料，其壽命也可以達到8 000h左右。但高鉻鑄鐵材質(zhì)的優(yōu)點是價格適中，制造簡單，加工周期短，缺點是基本上不可修復(fù)，存在開裂的風(fēng)險，使用時要避免磨內(nèi)進入鐵塊等硬物，也要避免磨內(nèi)急冷急熱；鑄鋼+堆焊材質(zhì)的優(yōu)點是可以多次修復(fù)，但也存在掉塊、剝落等情況，修復(fù)時最好由經(jīng)驗豐富的專業(yè)隊伍修復(fù)。

（2）磨蝕性較差的物料或者運轉(zhuǎn)率較高沒有修復(fù)時間的現(xiàn)場，推薦使用金屬復(fù)合陶瓷材質(zhì)。根據(jù)我們的經(jīng)驗，粉磨生料、煤和水泥，同等條件下金屬復(fù)合陶瓷輥套和襯板的壽命是鑄鋼+堆焊材質(zhì)修復(fù)周期的2～3倍；粉磨礦渣，同等條件下金屬復(fù)合陶瓷輥套和襯板的壽命是鑄鋼+堆焊材質(zhì)修復(fù)周期的4～5倍，金隅集團邯鄲某建材廠使用的兩臺TRMS56.3礦渣輥磨，采用金屬復(fù)合陶瓷輥套和襯板，實際使用壽命＞10 000h。金屬復(fù)合陶瓷材質(zhì)基本上不會出現(xiàn)開裂、掉塊和剝落等現(xiàn)象，缺點是不具備修復(fù)的價值，加工制造周期較長，噸單價相對較高。

（3）由于粉磨不同物料所需要的粉磨力不一樣，不同物料的摩擦系數(shù)和易磨性、磨蝕性也不一樣，因此在測算和保證輥套與襯板的壽命時，最好選擇有資質(zhì)的專業(yè)機構(gòu)對物料做化學(xué)成分、易磨性、磨蝕性等試驗，根據(jù)物料的性質(zhì)和保證的使用壽命選擇合適的材質(zhì)以及進行恰當(dāng)?shù)耐庑魏湍湍雍穸仍O(shè)計，以達到最佳的使用效果。即便是同一臺輥磨，在進行耐磨材質(zhì)更換時，輥套和襯板的外形也應(yīng)該根據(jù)耐磨材質(zhì)的特點重新設(shè)計，對角度、圓角等進行調(diào)整，以更好地發(fā)揮耐磨材料的特性。

通常情況下，耐磨材料供應(yīng)商的優(yōu)勢在于對材料的研究以及將材料按照輥磨供應(yīng)商的要求進行加工制造，而輥磨供應(yīng)商的優(yōu)勢在于根據(jù)自身輥磨的結(jié)構(gòu)特點以及綜合考慮電耗、產(chǎn)量、成品細(xì)度和比表面積等因素，設(shè)計合理的輥套和襯板外形并不斷優(yōu)化，兩者應(yīng)該發(fā)揮各自的優(yōu)勢，共同為客戶提供性價比更高的產(chǎn)品和服務(wù)?！?/p>

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2017-04-11； 編輯：趙星環(huán)