大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书.doc

序号： 编码： 第 届“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛作 品 申 报 书 作品名称： 学校全称： 河南理工大学 个人申报者姓名（集 体 名 称）： 类别：自然科学类学术论文哲学社会科学类社会调查报告和学术论文科技制作小发明创造a2申报者情况（集体项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写；2申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3本表中的学籍管理部门盖章视为申报者情况的确认。姓 名性别出生年月申报者情况学 校河南理工大学专业现学历年级学制入学时间作品全称毕业论文题 目通讯地址河南省焦作市高新区世纪大道2001号邮政编码454000办公电话常 住 地通讯地址河南省焦作市高新区世纪大道2001号邮政编码454000住宅电话其他作者情况姓 名性别年龄学历所在单位22材料科学与工程学院21材料科学与工程学院22材料科学与工程学院20材料科学与工程学院20材料科学与工程学院22机械与动力工程学院资格认定学校学籍管理部门意 见以上作者是否为2011年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的的各类高等学校专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。是 否（部门盖章） 年 月 日院系负责人或导师意 见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果。是 否 负责人签名： 年 月 日b3申报作品情况（科技发明制作）说明：1必须由申报者本人填写；2本部分中的科研管理部门盖章视为对申报者所填内容的确认； 3本表必须要有1000字以内的作品说明，并附有研究报告、图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图或照片，也可附鉴定证书和应用证书等，打印或粘贴到申报书后。 4作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称矿用防爆型超细水泥湿磨机作品分类（ a ）a机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等） b信息技术 （包括计算机、电信、通讯、电子等） c数 理 （包括数学、物理、地球与空间科学等）d生命科学 （包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）e能源化工 （包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路本作品针对现阶段超细水泥注浆材料在矿井应用中制备工艺复杂、储存与包装成本高等不足，提出了一种新型、安全、经济、有效的现场制备方法，在不影响使用效果的前提下最大程度上的降低使用成本，节约人力物力。本作品在研发过程中以传统湿磨机为基础，不仅改良了湿磨机的研磨效率，延长了使用寿命，更对其进行防爆设计使其能够安全有效的应用于矿井井下环境。创新点、技术关键和主要技术指标创新点：1.以矿井风压作为动力源；2.磨头的表面进行深度化学热处理；3.改进动静磨体齿型和齿型距，提高破碎效率。技术关键：1.动力源为风力马达；2.优化磨头表面热处理工艺；3.增大磨头咬入角，从而提高颗粒的研磨几率与工作效率；4.通过控制磨体的上下位移，调整研磨颗粒细度；5.浆液循环导管将细磨后的浆液导回料斗内，延长细磨的时间与次数；6.定磨体内设计有冷水通道，降低磨头工作时的高温，进一步延长使用寿命，提高工作效率。主要技术指标见附件1作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）见附件一作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果本作品于2011年1月荣获河南理工大学第五届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。作品所处阶 段（b ）a实验室阶段 b中试阶段 c生产阶段d （自填）技术转让方式作品可展示的 形 式实物、产品 模型 图纸 磁盘现场演示 图片 录像 样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测使用说明：1.设备应水平安装，使用前用专用扳手转动动磨体，检查动磨体是否存在卡死现象，如有卡住，不允许开机。2.在不开机的情况下顺时针转动刻度盘，感到有少许阻力时马上停止，此时调节盘上刻度对应了动、静磨体间隙为0时的读数。再反转（逆时针）刻度盘刻度,使动、静磨盘之间隙略大于0。调节盘的刻度每进退一大格研磨后的物料粒径变化0.01mm 。在满足加工物料细度要求的情况下，尽可能使磨体保持一定间隙，同时将手柄锁紧，确保机器正常运作。3.接通冷却水后，将三通阀调至循环工作，注入一定量配制好的水泥浆，然后才可启动湿磨机，待运转正常后投料进入磨机加工生产。 技术特点和优势，适用范围、推广前景以及市场分析和经济效益预期详见附件1专利申报情况提出专利申报 申报号 申报日期 年 月 日已获专利权批准 批准号 批准日期 年 月 日 未提出专利申请科研管理部门盖章年 月 日c.当前国内外同类课题研究水平概述 说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写； 2.填写此栏有助于评审。见附件一（最好在这里书写，评委会把相当一部分时间放在这里，来整体上认识作品；对于这项内容，比较重要，建议参赛者一定要好好组织好内容和锤炼好语言）d.推荐者情况及对作品的说明说明： 1由推荐者本人填写；2推荐者必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品相同或相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体）推荐亦可；3推荐者填写此部分，即视为同意推荐；4推荐者所在单位盖章仅被视为对推荐者身份的确认。推荐者情况姓 名性别年龄职称教授工作单位河南理工大学材料学院通讯地址邮编454000单位电话住宅电话手机推荐者所在单位盖章（盖章） 年 月 日请对申报者申报情况的真实性作出阐述情况属实请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价本作品结构简单，操作方便，在煤矿井下能都得到普遍使用，值得广泛推广。其它说明推荐者情况姓 名性别年龄职称教授工作单位河南理工大学材料学院通讯地址焦作市世纪大道2001号邮编454000单位电话住宅电话手机推荐者所在单位盖章 （盖章） 年 月 日请对申报者申报情况的真实性作出阐述 情况属实请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价本作品是超细水泥在矿井下的首次应用，具有很高的经济价值，值得广泛推广和使用其它说明学校组织协调机构确认并盖章（团委代章） 年 月 日学校确认盖章（学校行政公章） 年 月 日省指导委员会资格和形式审查意见 合格 不合格审查人（签名） 负责人（签名） 年 月 日e省评审委员会评审意见预审意见评委（签名）： 负责人（签名）：年 月 日终审意见评委（签名）： 负责人（签名）：年 月 日f科技发明制作类作品说明（附件）打印或粘贴处附件1本作品科学先进性 矿用防爆型超细水泥湿磨机是针对煤矿井下超细水泥应用而研发的一种湿磨机。煤矿井下是一个特殊的工作环境，本作品装备了叶片式气马达，以压力风源作为动力源，以解决井下带电设备需防爆的难点。实现了超细水泥在施工地点现磨现用，减少了成本，也省去了二次包装、运输等复杂工序。研磨过程利用了颗粒在湿磨机剪切力场中的三种运动方式，即：沿流体流动方向的平行移动、转动和垂直于流体方向的升举运动。当两个颗粒旋转并相互接触时，相互之间出现能量交换和摩擦研磨作用。这种能量交换的大小取决于颗粒之间的相对运动速度而不是颗粒的绝对运动速度1。如图1所示，颗粒旋转产生的升举力促使湿磨机机中的所有颗粒向颗粒的旋转体（动磨体）方向运动，从而增加了颗粒之间相互摩擦研磨机会。定子转子流体速度升举力曳力图1 颗粒在动磨体附近的摩擦研磨示意图设湿磨机动磨体的旋转角速度为s，静磨体和动磨体之间的间隙宽度为b。在稳态条件下，间隙内断面各点的剪切应力相等。如果湿磨机中的流体为牛顿流体，则在间隙内任何半径r处的剪切应力g为：式中：s动磨体角速度，rad/s；r流体所在半径，m；b静磨体和动磨体之间的间隙宽度，m。在该剪切力场中旋转的球形颗粒的角速度为：式中： 角速度，rad/s；re雷诺数。颗粒在湿磨机中的旋转动能er为：式中：m颗粒的质量，kg；d颗粒的直径，m。设颗粒的密度为，则其旋转动能为：式中：颗粒的密度，kg/m3。由上式可见，颗粒的旋转动能与颗粒直径的5次方成正比，与旋转角速度的平方成正比2。 由此可见，湿磨机在工作过程中，磨头高速旋转，放出大量的热，温度急剧升高，负荷增大。工作性能和使用寿命也随之降低。解决这一问题通常的办法是在静磨体内设计一个冷水循环通道和改变磨头本身的材质，但单一的冷水循环通道降温很难达到理想的效果，而换用高合金钢如3cr2w8v，w18cr4v，cr12mov耐磨性材质的磨头，则价格高昂。本作品除了在磨头侧壁设计了冷水循环通道之外，又对磨头的表面进行了渗硼化学热处理。渗硼能使工件表面具有极高的硬度（hv1300-2100）和耐磨性，良好的抗蚀性、红硬性和抗氧化性，工件可保持到800而不软化3。渗硼工艺是由含硼介质与活化剂发生化学反应产生活性硼原子吸附到工件表面后经扩散形成渗硼层。渗层可以达到十几到几百微米，硼化物层的普遍硬度高于1300hv，称为高硬度渗层，可显著提高耐磨性。图2碳化物与硼化物的温度与硬度关系 由图2可知，硼化物渗层的热硬性优于渗氮层，在800硬度高于1000hv，适合湿磨机磨头温度较高的工作环境，因此渗硼热处理是提高磨头耐磨性的首选工艺。硼在钢中主要是与铁和钢中某些合金元素形成硼化物。渗硼层脆性较大，难以变形和加工，故工件应在渗硼前精加工。渗硼层的组织从表及里依次为febfe2b过渡层心部组织。良好的渗硼层中，fe2b针状尖端深深地插入过渡层，与过渡层犬牙交错，使渗硼层与基体结合牢固，形成良好的耐磨层，如图3所示4。图3渗硼层组织（硝酸酒精溶液浸蚀）参考文献： 1 陈明祥. 等湿磨细水泥技术及其在基础处理中的应用j2003，(11)2 胡长鹰 .王有伦，陆振曦高剪切均匀机机理研究化工装备技术.1997，18(1)：13173 刘增沛. 张建华，戴诚热处理工艺学m北京：科学普及出版社，1984. 256-2584 胡明娟. 潘健生钢铁化学热处理原理m上海：上海交通大学出版社，1996. 104-107本作品主要技术指标风压（mpa）0.50.7额定功率（kw）5.88风机转速（r/min）2800生产能力0.61水泥浆（m3/h）1.79相当于水泥（t/h）3.0811水泥浆（m3/h）1.93相当于水泥（t/h）2.911.21水泥浆（m3/h）1.99相当于水泥（t/h）2.93平均粒径（m）610最大粒径（m）1最大粒径（m）40整机重量（kg）121外形尺寸（cmcmcm）包括料斗料斗容积（l）含料斗9655115不含料斗903052目前国内湿磨机主要是基于胶体磨的原理来研制开发的，该原理机型湿磨机在工作时迫使水泥浆液通过高速相对旋转的转齿和定齿间的微小间隙，此过程中，水泥颗粒受到碰撞、剪切、摩擦、高频振动等多种作用而迅速细化，水泥浆液同时得到分散、搅拌和混合。国产湿磨机主要由电动机、辗磨盘、细度调节装置、研磨控制装置等组成。其核心部件为辗磨盘，主要用特殊热处理工艺的金属材料或异性非金属材料的专用磨头，基本解决了湿磨机磨头的磨损问题。国产湿磨机结构相对简单，重量轻。其缺点是：设备制造安装水平要求较高，水泥细化程度有限。湿磨超细水泥注浆是一项很有发展前途的施工技术， 湿磨超细水泥试验和研究结果表明，(1)湿磨超细水泥的细度高、稳定性及耐久性好，对于微细裂隙岩层和细砂层具有良好的可注性和抗渗性。(2)湿磨超细水泥经过室内模拟试验，根据现场试验和应用，显示出良好的效果。(3)湿磨超细水泥注浆材料与化学注浆材料和干磨超细水泥注浆材料相比成本大大降低，具有良好的经济效益。(4)新型水泥湿磨机具有结构简单、操作方便、磨细效率高、产量大等优点它的磨细效果均优于其它类型的水泥磨细机械，应迅速推广和应用于湿磨超细水泥注浆施工。附件2矿用防爆型超细水泥湿磨机的设计及试验研究 作者名称 指导老师：河南理工大学材料科学与工程学院，焦作，454000摘 要：针对当前煤矿井巷所用的注浆支护的超细水泥生产问题，并结合我国目前现有设备存在的问题及今后超细水泥在煤矿井巷的发展趋势，着手研究一种新型的矿用防爆型超细水泥湿磨机。该设备可在超细水泥使用现场现磨现用，解决了干法生产的超细水泥成本高，运输难的问题。作品装备了叶片式气动马达，弥补了湿磨机在煤矿井巷中使用的空白；磨头进行了渗硼化学热处理，克服了现有湿磨机自身的耐磨性差、抗侵蚀性能力低等缺陷。研究结果表明：矿用防爆型超细水泥湿磨机可供煤矿井下使用、磨头耐磨性好、结构简单、产量高、体重轻便等特点。关键词：矿用防爆型超细水泥湿磨机 磨头耐磨性 注浆 现磨现用1、研究背景随着社会经济的不断持续增长，对能源的需求越来越大，加大了对矿山的开采力度。每年煤矿巷道掘进量多达6000km。其中10%以上的巷道是处于软岩层中1。而且煤炭开采业逐渐由浅部开采转向深部开采，其数量逐渐增加。引出了一个国际热题、难题：深部软岩巷道的支护问题。国内外的专家对此也作出了很多深入的研究，而锚杆、锚索和注浆材料联合支护技术日渐成熟，得到广大专家的认可，也将成为21世纪中国软岩巷道支护的主流方向2。注浆材料，一直是备受关注的热点。可分为有机类注浆材料和无机类注浆材料。有机类注浆材料价格高昂，而且不同程度地存在有害离子渗入污染地下水；传统的无机类注浆材料浆液稳定性差，无法渗透到微细的裂缝，结石体强度也不高3。超细水泥注浆材料则克服了有机类注浆材料和传统无机注浆材料的缺陷，成为了近些年来不少专家学者研究的对象。但在煤矿井下的应用时，超细水泥的生产加工却成为了另一个难题。干法生产的超细水泥成本高，运输难，传统的湿磨机又无法在煤矿这个特殊的环境下使用，而且其自身也有着耐磨性差，抗侵蚀能力低等缺点4-5。 但是目前还没有在煤矿井下使用的湿磨机，研制一种新型的矿用防爆型超细水泥湿磨机成为解决这一问题的关键。2、矿用超细水泥湿磨机的设计制造2.1 整体设计如下图（图1）所示矿用防爆型超细水泥湿磨机，它包括底座（3）、风动机（10）、磨座（11）、离心盘（9）、循环管（2）、静磨体（8）、动磨体（6）、刻度盘（7）、盖盘（1）、进料斗（4）、风动机（10）安装在底座（3）上，磨座（11）安装在风动机（10）的法兰端盖上，磨座（11）的外圆上端加工出螺纹，并在内圆加工出筒形。动磨体（6）固定在风动机轴的轴头上，并设置在静磨体（8）中轴线的位置与之相匹配，所述的静磨体（8）为一整体且其中设置有环形冷却管道和进、出水管接头（5），冷却通道与进、出水管接头（5）连通。所述静磨体（8）通过刻度盘（7）在机体螺纹可调定位连接，在刻度盘（7）上还设置有调节定位手柄。可调定位连接是指静磨体（8）与盖盘（1）固定连接并与刻度盘（7）固定为整体，刻度盘（7）与机体螺纹连接，先松开调节定位手柄，转动刻度盘（7）可以调节静磨体（8）于动磨体（6）之间的间距，以控制细度，调好后，再用定位手柄旋紧固定。离心盘（9）与动磨体（6）相连，以便能更好的出料。循环管（2）与出料口相连，（12）为球阀，可以控制出料与循环进料。进料斗（4）与盖盘（1）为螺纹连接。451876121192103图1-1 矿用防爆型超细水泥湿磨机结构图（1-盖盘2-循环管3-底座4-料斗5-进出水管接头6-动磨体 7-刻度盘8-静磨体9-离心盘10-风动机11-磨座12-球阀）2.1 实物图 图1-2 料斗实物图 图1-3 机体实物图 图1-4 料斗实物图 图1-5 料斗实物图 图 1-6 整体装配图2.3 磨头设计2.3.1 材料的选择湿磨机工作时不需要研磨介质，主要是靠锥形齿式静、动磨体作相对高速运动来达到细化水泥颗粒的目的，而水泥又是由多种矿物成份组成，硬度较大。故静、动磨体材料应选择具有相当硬度和强度的材料。这里静、动磨体材料选用低合金结构钢，选择的理由如下：1.低合金钢是在普通碳钢中加入少量合金元素而形成的。表面进行渗硼热处理，显微硬度可以达到1660.9hv，而且对水泥的抗侵蚀能力，以及潮湿环境下的抗氧化能力有了大幅度提高，即使在高温下磨头也能保持相当高的硬度6。2.采用40cr来制造静、动磨体还能减轻其结构重量，提高其使用的可靠性和耐久性。以前湿磨机的静、动磨体材料主要是不锈钢或普通碳素钢，若静、动磨体采用低合金钢，它的屈服点可达300400mpa，而普通碳素钢屈服点约为230mpa，这样就可以在相同的受载条件下使静、动磨体结构重量减轻约2030%7。2.3.2动磨体和静磨体的设计计算1. 动磨体的结构及尺寸动磨体设计成外锥形结构，上端直径小，下端直径大，如图2所示。目前湿磨机动磨体的设计没有一定的设计技术标准，在参考国产湿磨机的设计经验的基础上，假定动磨体上端半径r1=58mm，下端半径，动磨体锥面倾角，则动磨体的高度。图2 动磨体结构示意图2. 静磨体的结构及尺寸静磨体设计成内锥形结构，锥形内腔上端直径小，下端直径大，如图3所示。与动磨体的设计类似，又根据湿磨机磨细水泥颗粒的粒度范围，假定静磨体锥形内腔下端直径，锥面倾角，。设为 图中短直角边长度，则，根据图中几何关系有 ，由，则。图3 静磨体的结构示意图3. 静磨体调节距离的计算当静磨体处于最下端时，如图4所示，静、动磨体下端部的间隙最小，最小间隙，此时，出料的水泥浆液颗粒粒度最小，即产品的粒度最细。设为动磨体最上端与静磨体之间的间隙（静、动磨体之间的最大间隙），为图中短直角边长度，根据图中的几何关系得， 。图4 产品粒度最细时静、动磨体的位置当静磨体作轴向移动时，如图5所示，静磨体下端部与动磨体之间的间隙变大，此时，出料的水泥浆液颗粒粒度也变大，即产品的粒度变粗。设为静磨体最下端与动磨体之间的间隙，为静磨体轴向移动的距离，则根据图中的三角函数关系可得下面关系式：由于湿磨机的产品粒度需要调节，而静磨体轴向移动的距离越大，静、动磨体之间的最小间隙也越大，确定，故静磨体轴向移动的最大距离。图5 产品粒度变化时静、动磨体的位置4. 动磨体和静磨体的齿形设计湿磨机静、动磨体的齿形对水泥颗粒被粉磨的细度有着很重要的影响，在参照以往经验的基础上，对静、动磨体的齿形设计如下：(1) 动磨体的齿形动磨体的外圆锥面设计成上下三排齿，每排齿的高度是h1/3。动磨体上排齿数（小端齿数）为90个，逆时针倾角沿圆周均匀分布；下排齿数（大端齿数）为180个，顺时针倾角沿圆周均匀分布。如图6、图7、图8、图9。 图6动磨体断面图 图7 动磨体表面图图8 动磨体平面图 图9 动磨体实物图(2) 静磨体的齿形静磨体的内锥形面设计成上下两排齿，恰好与动磨体外圆锥面上的两排齿配对。其下排齿的高度是，上排齿的高度是。静磨体上排齿数（小端齿数）为90个，顺时针倾角沿圆周均匀分布；下排齿数（大端齿数）为180个，逆时针倾角沿圆周均匀分布。如图9、图10、图11。 图9 静磨体剖面图 图10 静磨体平面图图11 静磨体实物图3.湿磨机的工作原理：湿磨机是利用静磨体和高速旋转动磨体的相对运动产生强烈的剪切、摩擦、冲击等作用力，使被处理的水泥浆液通过二磨体之间的间隙，在上述诸力及高频振动的作用下，被有效的研磨、粉碎、分散和混合。湿磨机有两个主要部件：一是有静止的静磨体，一是有高速旋转的动磨体，如图12所示。两个表面之间保持极小距离，此间隙可以调整。使用湿磨机进行连续生产，具有小流量和高剪切速率的特性，机器内留介质量少、停留时间短，对水泥浆液剪切、分散和混合效果好。图12 湿磨机剖面示意图湿磨机工作时，待磨物料经过静磨体和动磨体之间的间隙。由于动磨体高速旋转，附着于动磨体旋转表面的物料速度最大，而附着于静磨体表面的速度为零，极薄料层间遂产生急剧的速度梯度，使物料在其间经受强烈的剪切、摩擦、冲击等作用力，同时，由于动磨体和静磨体表面的不同几何形状，造成液流强烈的湍流扰动、空蚀、高频振荡作用，从而使物料有效地被细碎、分散、乳化和混合，制得所需注浆材料8。4. 性 能 测 试 4.1磨头的性能试验4.1.1 试验目的（1） 通过使用whv-400便携式维氏硬度计测定渗硼处理后的磨头的硬度。（2） 通过使用mmw-1型屏显式立式万能摩擦磨损试验机测定渗硼处理后的磨头的耐磨性。4.1.2试验内容（1）在磨头试样表面随机取6个点，做上标记，分别记为1#，2#，3#，4#，5#，6#，然后用whv-400便携式维氏硬度计测定各个点的硬度，并记录数据。（2）采用mmw-1型屏显式立式万能摩擦磨损试验机测定40cr渗硼后工艺的摩擦磨损性能，下图13(a)为mmw-1型摩擦磨损试验机，图13(b)为实验机工作原理图。实验在室温下进行，空气湿度为63rh。（a）（b）图13（a）mmw-1型屏显式万能摩擦磨损试验机；（b）工作原理简图在摩擦试验机的工作过程中，销与盘间相对滑动，销受到与其运动方向相反的摩擦力作用，而与此同时盘受到与销运动方向相同的摩擦力作用；由于盘固定在下主轴上，而下主轴处于自由状态，由此使处于自由状态的下主轴在摩擦力的作用下发生扭转。该扭转力矩可通过外接传感器输出到外接显示屏上。由于下主轴轴径已知，从而可计算出摩擦力大小，通过测量摩擦半径与已知的载荷大小，由库伦定律计算出摩擦系数。根据这一原理，试验机外接摩擦系数传感器直接将实时数据记录在数显仪上。采用测定磨损前后质量差的方法来考察各种工艺的摩擦磨损行为。（b）（a）图14 摩擦磨损试样（a）销试样；（b）盘试样摩擦磨损试样及配对摩擦副利用中心线切割机床加工。销试样也同样采用40cr制备，尺寸为，一端做成r4.8球端面，如图14(a)所示，然后进行不同工艺热处理。试验中配用的摩擦副为火车导轨钢，材质为68mn，尺寸为，如图14(b)所示。销试样和摩擦副均需要精加工，用砂纸打磨光滑，端面（表面）精度不低于ra1.6。实验过程中每次装夹3个相同试样同时磨损，采用的滑动速度分别为1000r/min，载荷分别为50n，运行时间统一确定为1800s。试样磨损前后均用超声波清洗仪加入丙酮清洗，然后在101-2型干燥箱中烘干，烘干温度为100。磨损实验开始前后均采用精度为0.0001g的sartiusmicr电子天平称量试样及摩擦副盘的质量。4.1.3 试验结果(1)测定的硬度的试验结果测量点1#2#3#4#5#6#平均值测量值（hv）1624.31591.71687.21544.61780.51736.81660.9测量的6点硬度值在hv1540-1780之间，平均值为hv1660.9。40cr材质的坯料硬度一般在hv230-250之间，一般坯料很少直接使用，40cr淬火后的硬度一般在hv580-680之间，而经过渗硼后再热处理，其6点测量平均硬度值达到hv1600.9, 磨头的高硬度保证了磨头具有高的耐磨性。(2)测定的耐磨性实验结果实验结果如图15所示，测定了40cr四种不同工艺的耐磨性，图中可以清晰的看出未经任何处理的原始材质的磨损量最大，耐磨性最差，损失量平均值为28.1mg，相比原始材质，普通淬火工艺和碳氮共渗淬火的工艺耐磨性依次增强。渗硼淬火工艺耐磨性最好，主要是表面形成了fe2b耐磨层，其磨损量为8.6mg，其损失量仅为原始材质的30.6%，其耐磨性达到原始材质的3.26倍9。图15 40cr不同表面处理方式下的耐磨性4.2 关于湿磨机研磨粒径的试验4.2.1试验目的根据现场施工实际情况测定不同水灰比下磨机的研磨的粒径与研磨次数的关系。4.2.2试验内容：分别取水灰比为0.6、1.0、1.2的试样进行研磨，研磨次数为1次、5次。测试仪器为bt - 1500离心沉降式粒度分布仪，每组实验平行做6次，然后对这6份数据进行取舍，取舍规则如下：先取所有平行数据的算术平均值，然后计算各个数据与算术平均值的比值i，若i1.15或i0.85，则舍去这个值，反之，保留；剩下的所有数值取算术平均值，即得到较为精确的试验结果。4.2.3 试验结果（1）水泥干料：焦作坚固水泥厂生产普通硅酸盐42.5等级水泥测试参数：沉降距离: 4cm样品比重: 3.1g/cm3介质温度: 20介质名称:乙醇介质比重: .789g/cm3实验结果：表1 水泥干料粒径分布比表面积（m2/kg）颗粒级配（大于某粒径%）10m20m30m40m60m26472.633.917.711.45.7图13 水泥干料粒径分布图通过对水泥干料的粒度分析可以知道，d50=15.51m，d97=79.5m，表面积为264 m2/kg。（2）水灰比=0.6细磨1次测试参数：沉降距离: 4cm样品比重: 3.1g/cm3介质温度: 20介质名称:乙醇介质比重: .789g/cm3介质粘度: 1.199mpa*s实验结果：表2 w/c=0.6浆料细磨一次后的粒径分布水灰比细磨次数比表面积（m2/kg）颗粒级配（大于某粒径%）10m20m30m40m60m0.6149245.724.012.77.93.9图14 w/c=0.6浆料细磨一次后的粒径分布图将水泥浆液配成为水灰比0.6的水泥浆液，在经过矿用防爆型超细水泥湿磨机一次细磨后，其d50=8.4m，d97= 68.66m，比表面积为492 m2/kg。细磨5次测试参数：沉降距离: 4cm样品比重: 3.1g/cm3介质温度: 20介质名称:乙醇介质比重: .789g/cm3介质粘度: 1.199mpa*s实验结果：表3 w/c=0.6浆料细磨五次后的粒径分布水灰比细磨次数比表面积（m2/kg）颗粒级配（大于某粒径%）10m20m30m40m60m0.6554045.323.69.44.41.9图15 w/c=0.6浆料细磨五次料粒径分布图将水泥浆液配成为水灰比0.6的水泥浆液，在经过矿用防爆型超细水泥湿磨机一次细磨后，其d50=7.85m，d97=45.99m，比表面积为540 m2/kg。小结：通过以上三次测试，通过对比可以清楚的看出三次的细磨的效果，如下表4和图16所示：表4 w/c=0.6时不同细磨次数对粒径分布情况水灰比细磨次数比表面积（m2/kg）颗粒级配（小于某粒径%）10m20m30m40m60m0.6026427.466.182.488.694.3149254.376.087.392.196.1554054.776.490.695.698.1图16 细磨次数对粒度分布关系图通过表4和图16，可以清楚的看出来，对于矿用防爆型超细水泥湿磨机来说，细磨的次数越多，产品的粒度越细。水泥颗粒在磨前，其d50=15.51m，d97=79.5m，表面积为264 m2/kg。在经过一次细磨以后发现，d50=8.4m，d97= 68.66m，比表面积为492 m2/kg，d50仅为未磨的54%，d97为未磨的86%，比表面积为未磨前的1.86倍。在经过五次细磨以后，d50=7.85m，d97=45.99，比表面积为540 m2/kg，d50仅为未磨的50%，d97为未磨的67%，比表面积为未磨前的2倍。通过对比粒度分布也可以发现，在水灰比为0.6的情况下，细磨一次和细磨五次时，在10m和20m的粒度范围里的变化不大，小于10m和20m均只增加了0.4%，由此可知, 在经过一次研磨以后20m内颗粒达到了一个稳定态，但是d97(68.66m)效果并不是很好。（3）水灰比=1.0细磨次数为1测试参数：沉降距离: 4cm样品比重: 3.1g/cm3介质温度: 19介质名称:乙醇介质比重: .789g/cm3介质粘度: 1.221mpa*s实验结果：表5 w/c=1.0浆料细磨1次后的粒径分布水灰比细磨次数比表面积（m2/kg）颗粒级配（大于某粒径%）10m20m30m40m60m1.0145347.918.03.70.20图 w/c=1.0浆料细磨一次料粒径分布图将水泥浆液配成为水灰比1.0的水泥浆液，在经过矿用防爆型超细水泥湿磨机一次细磨后，其d50=9.45m，d97=30.95m，比表面积为453 m2/kg。细磨次数为5测试参数：沉降距离: 4cm样品比重: 3.1g/cm3介质温度: 17介质名称:乙醇介质比重: .789g/cm3介质粘度: 1.270mpa*s测试结果：表6 w/c=1.0浆料细磨5次后的粒径分布水灰比细磨次数比表面积（m2/kg）颗粒级配（大于某粒径%）10m20m30m40m60m1.0562537.210.00.0300图17 w/c=1.0浆料细磨五次料粒径分布图将水泥浆液配成为水灰比1.0的水泥浆液，在经过矿用防爆型超细水泥湿磨机五次细磨后，其d50=6.06m，d97=24.06m，比表面积为625 m2/kg。小结：通过以上三次测试，通过对比可以清楚的看出三次的细磨的效果，如下表7和图18所示：表7 w/c=1.0不同细磨次数对粒径分布情况水灰比细磨次数比表面积（m2/kg）颗粒级配（小于某粒径%）10m20m30m40m60m1.0026427.466.182.488.694.3145352.18296.399.8100562562.89099.97100100图18 细磨次数对粒度分布关系图通过表7和图18，可以清楚的看出来，对于矿用防爆型超细水泥湿磨机来说，细磨的次数越多，产品的粒度越细。水泥颗粒在磨前，其d50=15.51m，d97=79.5m，表面积为264 m2/kg。在经过一次细磨以后可以发现，d50=9.45m，d97=30.95m，比表面积为453 m2/kg，d50仅为未磨的60%，d97为未磨的39%，比表面积为未磨前的1.71倍。在经过五次细磨以后，其d50=6.06m，d97=24.06，比表面积为625 m2/kg，d50仅为未磨的38%，d97为未磨的30%，比表面积为未磨前的2.37倍。通过对比水灰比为0.6和1.0的研磨效果，水灰比在0.6时，颗粒在一次细磨以后基本达到一个稳定状态，而水灰比为1.0的情况下，在一次细磨后，随着细磨次数的增加，d50和d97也随着减小；一次细磨w/c=0.6时d50=8.4m，d97=68.66，而w/c=1.0时，d50=9.45m，d97=30.95m，平均粒度上在水灰比0.6的效果要好于水灰比1.0情况下，在最大粒径大上水灰比1.0要优于水灰比0.6。但是在比表面积上两者都差不多，分别为492 m2/kg 和453 m2/kg。细磨五次以后，水灰比1.0的效果明显优于0.6，w/c=1.0时，其d50=6.06m，d97=24.06，比表面积为625 m2/kg，而w/c=0.6 ，d50=7.85m，d97=45.99，比表面积为540 m2/kg。（4）水灰比=1.2细磨次数为1测试参数：沉降距离: 4cm样品比重: 3.1g/cm3介质温度: 19介质名称:乙醇介质比重: .789g/cm3介质粘度: 1.221mpa*s测试结果：表8 w/c=1.2浆料细磨1次后的粒径分布水灰比细磨次数比表面积（m2/kg）颗粒级配（大于某粒径%）10m20m30m40m60m1.2148144.311.11.50.20图19 w/c=1.2浆料细磨一次料粒径分布图将水泥浆液配成为水灰比1.2的水泥浆液，在经过矿用防爆型超细水泥湿磨机1次细磨后，其d50=8.57m，d97=26.54m，比表面积为481 m2/kg。细磨次数为5测试参数：沉降距离: 4cm样品比重: 3.1g/cm3介质温度: 19介质名称:乙醇介质比重: .789g/cm3介质粘度: 1.221mpa*s测试结果：表9 w/c=1.2浆料细磨5次后的粒径分布水灰比细磨次数比表面积（m2/kg）颗粒级配（大于某粒径%）10m20m30m40m60m1.2557137.410.50.4200图20 w/c=1.2浆料细磨五次料粒径分布图将水泥浆液配成为水灰比1.2的水泥浆液，在经过矿用防爆型超细水泥湿磨机五次细磨后，其d50=7.2m，d97=27.46m，比表面积为571 m2/kg。结果整理：表10 w/c=1.2不同细磨次数对粒径分布情况水灰比细磨次数比表面积（m2/kg）颗粒级配（大于某粒径%）10m20m30m40m60m1.2026