球磨机衬板受冲击功的反推方法

球磨机衬板受冲击功的反推方法

材料的硬度与耐腐蚀性密切相关。英国的佩斯特认为，研磨材料表面的硬度（h）和磨损材料（ha）的比率是评价材料耐水性的最佳参量。研究表明当Hu/Ha小于0.8时,材料的抗磨性不受磨料硬度的影响,总是受到最大的磨损,称作硬磨料磨损:当Hu/Ha大于0.8时,随比值的提高,材料磨损量减少,称作软磨料磨损。故在磨球的生产中,应重点保证磨球的硬度,而对于衬板来说,必须重点保证其韧性。但在实际应用中,材料的韧性和硬度是一对矛盾,往往高硬度就意味着低韧性,很难将高硬度和高韧性结合与一体。因此,需要根据磨损系统中的各参数,合理设计其材料的力学性能,并以此为依据选择材料而在球磨机磨损环境中一个很重要的参数是磨球对衬板的冲击功,且冲击功对磨损机理有重要影响。所以需要对球磨机内部衬板所受的冲击功进行量化研究。1衬板冲击功计算时受冲击后磨球的磨球设计磨球的动状态以及所能达到的最大冲击能量,我们可以根据磨矿介质运动力学进行计算,但这一计算结果由于不能考虑矿浆的缓冲作用和球与球碰撞时的能量损耗,因此,不能作为磨球对衬板冲击作用的衡量值,当然也不能直接用于衬板所受冲击作用时而产生疲劳失效的计算依据球磨机在运转过程中磨球的运动状态为不可见,而且其工况非常恶劣,直接使用传感器对冲击功进行测量根本不可能。鉴于高锰钢加工硬化的特点,且其加工硬化程度和所受冲击作用的大小有一定的对应关系,故我们可以建立高锰钢加工硬化程度与冲击功大小之间的数学模型,并根据这一模型来反推球磨机衬板所受的冲击功,其试验步骤如图1所示。2高铬钢硬化和磨损试验的测定2.1低铬铁材质直接导向磨球的制备在实验室MLD-10型动载磨料磨损试验机(冲击功为0～5J)上对高锰钢试样做冲击磨损试验,其工作原理见图2上试样采用低铬铁材质,试样直接从工厂采样的磨球上用线切割加工成10mm×10mm×30mm的试样;下试样使用高锰钢,也直接从工厂采样的衬板上取样,由于高锰钢机加工性能差.故先用电脉冲打孔,然后用线切割加工成外径为φ50mm、内径为φ30mm、宽度为20mm的圆环式样。2.2高铬钢和低铬铸铁的硬度测量采用HXD-1000型显微镜硬度计进行测量,测量几次取平均值,结果见表1。2.3试验结果和分析在磨损试验机上进行磨损试验时,磨料为精制10～20目的石英砂,磨料硬度为HV1100～1300。试验时,先预磨30min,再正磨50min,砂流量为40kg/h。下试样的转速为200r/min,上试样的冲击频率为150次/min。试样取下后用酒精清洗干净后烘干。试验完成后对高锰钢表层的加工硬化程度进行分析。在试样预磨完30min后,用精度为1/10000g、型号为AR2140光电分析天平称重,然后再正式磨50min后,再次测量试样重量,二者之差为试样的磨损失重。取三次试验的平均值为最后结果,低铬铸铁试样和高锰钢试样的失重见图3。从图3的变化曲线上可以看出,不管是低铬铁还是高锰钢,其失重规律都相同,均为磨损量先上升,当冲击功为2J时,二者的失重都略大于冲击功为1J的磨损失重,但增加值很少。当冲击功大于1.8J后,上下试样的磨损失重均下降,而且变化的曲率很大,而且在所有的冲击功下,低铬铁上试样的失重均大于高锰钢下试样的失重。在测试完失重后,对品锰钢试样进行线切割取样,然后在表面进行显微镜硬度测试,采用HXD-1000型显微硬度计进行测量,测量几次取平均值,硬度随冲击功的变化曲线见图4。从图4可以看出,高锰钢的加工硬化程度随冲击功的增加而增加。在冲击功1.0J以前,随着冲击功的增加,加工硬化程度急剧增加,由初始状态的HV223上升到HV421,在冲击功为2.0J时,高锰钢的磨损表面硬度为HV503,当冲击功为3.0J时,表面硬度为HV579.5,当冲击功大于2.0J后,加工硬化的程度增加逐渐变缓。有资料认为,一般情况下,当表面硬度达到HRC50(HV509),基本可视为加工硬化充分,但从本试验看,表面硬度达到HRC50(HV509)还不能算完全加工硬化,因为表面达到HRC50(HV.509)后,高锰钢还有很大的加工硬化能力,这个传统的观点,无疑隐藏了高锰钢的加工硬化能力。从本试验看,只有当高锰钢的表面硬度要接近HRC54(HV580)才算充分加工硬化,也就是高锰钢在受到3.0J的冲击功,甚至更高时才能充分加工硬化。2.4高铬钢环板硬度分析：选择研磨机中使用的高铬钢环板硬度分析对矿厂球磨机使用过的高锰钢衬板进行硬度分析,测试方法同上,其测试结果见表2。2.5球磨机中的高锰钢衬板根据磨损试验后高锰钢的变化曲线,结合球磨机使用过的高锰钢衬板磨损表面的硬度(如图5所示),对球磨机衬板所受的冲击功值进行估算。从图5可以看出,球磨机中的高锰钢衬板磨损表面的硬度为HV483(HRC485),加工硬化程度中等,大约相当于受到1.7J冲击功的冲击作用,虽然有一定的加工硬化,但是离充分加工硬化程度还有一定的距离,在这种情况下,高锰钢的耐磨潜能还是没有完全表现出来,故高锰钢在这种工况下使用是不合适的根据以上试验可以估计出,该选矿厂该型号的球磨机衬板受到来自磨球和矿粒的最大冲击功大致为1.7J。3球磨机衬板量化研究冲击功是磨损环境中的一个重要参数,