球磨機(jī)襯板除了承受研磨體與物料的沖擊和磨損之外，還有提升研磨體的作用。隨著物料粉磨技術(shù)的快速發(fā)展，球磨機(jī)趨于大型化，對(duì)襯板材料的性能提出了更高的要求，提高其耐磨性是廣大材料工作者重點(diǎn)研究的課題。目前廣泛應(yīng)用的襯板材料主要有3大類：①高錳鋼；②低、中合金耐磨鋼；③高鉻鑄鐵。高錳鋼應(yīng)用廣泛，但多限于沖擊大、應(yīng)力高、磨料硬的情況下而且其屈服強(qiáng)度低、易于變形。低、中合金耐磨鋼是以硅、錳為基礎(chǔ)，加入鉻、鉬、鎳以及其它微量元素而發(fā)展起來(lái)的，具有較好的強(qiáng)韌性，低、中沖擊載荷下的耐磨性優(yōu)于高錳鋼，但存在淬透性和淬硬性低的不足，耐磨性較差。高鉻鑄鐵組織中含有超過(guò)20%的高硬度共晶碳化物，具有優(yōu)異的耐磨性，但有合金元素含量高、生產(chǎn)成本高及高溫?zé)崽幚硪鬃冃魏烷_(kāi)裂的不足，普通白口鑄鐵和低合金白口鑄鐵碳化物硬度低，碳化物呈連續(xù)狀分布，脆性大，使用中易剝落甚至開(kāi)裂。因此，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低、強(qiáng)韌性高、淬透性與淬硬性好，且無(wú)污染的大型球磨機(jī)襯板材料，取代目前廣泛使用的普通鋼鐵耐磨材料，具有重要的意義，富通新能源銷售球磨機(jī)、雷蒙磨粉機(jī)等磨機(jī)機(jī)械設(shè)備。
1、襯板成分設(shè)計(jì)
    襯板化學(xué)成分見(jiàn)表l，成分設(shè)計(jì)理由如下。
    煉鋼過(guò)程中使用的脫氧劑帶人的硅的殘存含量具有強(qiáng)化基體的合金化作用，使屈服強(qiáng)度提高。硅降低碳在奧氏體中的溶解度，促使碳化物沿晶析出，降低鋼的韌性和耐磨性；錳在一定條件下能推遲高溫亞共析鐵索體轉(zhuǎn)變，使形成貝氏體組織的臨界冷卻速度減小，提高貝氏體形成的能力；鉻有固溶強(qiáng)化、提高鋼的淬透性、增加鋼的抗回火穩(wěn)定等作用，隨其在鋼中含量的增加，可能形成(Fe，Cr)3C、(Fe，Cr)，C3、(Fe，Cr)uC。等多種碳化物。鉻在奧氏體中溶解度很大，強(qiáng)化奧氏體但不降低韌性。鉻在回火時(shí)阻止或延緩碳化物的析出與積聚，使其保持分散，有利于提高強(qiáng)度和硬度，且性能穩(wěn)定n；在鋼中加入微量鈦，可以明顯細(xì)化鑄鋼晶粒，減少枝晶偏析，提高鋼的強(qiáng)度和韌性。主要原因是鈦與鑄鋼中的N、C形成高熔點(diǎn)化合物Ti(C，N)，這種化合物有助于鑄鋼的晶粒細(xì)化，使枝晶間和枝晶內(nèi)的碳和合金元素分布均勻-5]。鈣的脫氧能力很強(qiáng)，還對(duì)鑄鋼中夾雜物具有顯著變質(zhì)作用，加入適量鈣可將鑄鋼中的長(zhǎng)條狀硫化物夾雜轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙畹腃aS或(Ca，Mn)S夾雜，降低鑄鋼脆性和提高鑄鋼鑄造時(shí)抗熱裂性；硼作為微量元素加入鋼中，能顯著提高鋼的淬透性n，添加0. 001%B對(duì)提高鋼淬透性的效果就相當(dāng)于添加2% Ni和0.2%Mor7_；含鉀、鈉元素的變質(zhì)劑處理有色金屬已被廣泛應(yīng)用，用于黑色金屬變質(zhì)赴理不多見(jiàn)。鉀、鈉變質(zhì)劑處理白口鐵，可改善碳化物形態(tài)和分布、提高鑄鐵韌性及耐磨。鉀、鈉加入鋼中可降低鋼的初晶結(jié)晶溫度，合金的結(jié)晶過(guò)冷度增大，形核率增加，初生晶奧氏體晶核增多，初晶奧氏體細(xì)化，共晶反應(yīng)時(shí)殘留鋼液相互被隔開(kāi)，導(dǎo)致共晶組織的細(xì)化；稀土加入鋼中具有脫硫、除氣的作用，根據(jù)稀土夾雜物生成的熱力學(xué)條件和應(yīng)用實(shí)踐，稀土元素與氧和硫的親和力顯著大于錳和鋁等，稀土元素容易與氧、硫發(fā)生共晶反應(yīng)，生成小球狀的RE：0，S、REzS等稀土夾雜物，改善中高碳多元低合金鋼沿晶界產(chǎn)生的脆性斷裂。稀士是表面活性元素，可以增大結(jié)晶核心產(chǎn)生速度，晶粒的細(xì)化，有利于提高鋼的塑韌性。
2  大型球磨機(jī)襯板的制造和應(yīng)用
2.1襯板的熔煉和鑄造
    在1.5 t酸性中頻無(wú)芯感應(yīng)電爐中冶煉。熱爐裝料，硅鐵、錳鐵和鉻鐵隨料裝入。爐前調(diào)整成分合格后
將溫度升至1 600～1 650℃，加鋁脫氧后出爐。鉀、鈉、鈣的變質(zhì)劑、鈦鐵、硼鐵和稀土合金破碎至粒度小于50 mm，經(jīng)烘干后用包內(nèi)沖人法進(jìn)行復(fù)合變質(zhì)處理。為了提高鋼液純凈度，開(kāi)發(fā)了鋼包底部安裝透氣磚吹氬技術(shù)，通過(guò)陶瓷透氣磚向鋼液中吹人氬氣，攪動(dòng)除氣、除渣，減少氣體和夾雜物含量。吹氬后鋼液中夾雜物明顯減少，有利于改善鋼的強(qiáng)韌性。
    鋼液處理好后，采用底注法澆入水玻璃砂型，澆注溫度為1 480—1550℃，澆注5～10 min后，點(diǎn)冒口1～2次。澆注完10}1，當(dāng)鑄件表面溫度不超過(guò)600℃時(shí)，開(kāi)箱脫模，清理澆冒口。
2.2襯板的淬火和回火處理
    低合金鋼鑄造組織粗大，存在著嚴(yán)重的枝晶偏析，影響材料的韌性和強(qiáng)度，必須通過(guò)熱處理來(lái)改善組織狀況。低合金鋼鑄態(tài)易獲得魏氏組織，常規(guī)熱處理難以消除遺傳性。消除或改善組織遺傳性的有鐵素體低溫再結(jié)晶及奧氏體高溫再結(jié)晶機(jī)制。提高奧氏體化溫度的實(shí)質(zhì)是利用高溫奧氏體自發(fā)再結(jié)晶，隨著奧氏體化溫度提高，珠光體鐵索體向奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生體積變化，形成組織應(yīng)力，加上熱應(yīng)力，使奧氏體內(nèi)硬化，在一定的溫度下發(fā)生再結(jié)晶，形成細(xì)小的、位向不同的新晶粒。襯板的奧氏體化溫度為980—1 000℃，保溫時(shí)間2h，淬入油池，當(dāng)襯板表面溫度低于300℃時(shí)，入爐回火，溫度320～360℃，保溫2～4 h。組織見(jiàn)圖l，由回火馬氏體十殘留奧氏體組成。
2.3襯板的性能和應(yīng)用
    用線切割機(jī)在襯板本體上切取試樣，檢測(cè)襯板的強(qiáng)度、韌性和硬度。試樣∮10 mm×130 mm。沖擊韌性試驗(yàn)在擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。有預(yù)制裂紋的試樣在MTS New810試驗(yàn)機(jī)測(cè)斷裂韌性。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，新開(kāi)發(fā)的襯板材料具有良好的強(qiáng)韌性和高硬度，是一種性能優(yōu)良的耐磨材質(zhì)。新開(kāi)發(fā)的襯板材質(zhì)在金礦、鉬礦和鐵礦磨機(jī)上裝機(jī)運(yùn)行試驗(yàn)，磨機(jī)規(guī)格有∮1.5 m、∮2.1 m和04.5 m3類。使用中從未出現(xiàn)剝落和斷裂，壽命與高鉻鑄鐵和鎳硬鑄鐵襯板相當(dāng)，成本約5000元／t，比高鉻鑄鐵和鎳硬鑄鐵襯板低50%以上，使用壽命比高錳鋼襯板提高1倍以上，價(jià)格比高錳鋼降低15%以上。
3結(jié)論
    針對(duì)球磨機(jī)襯板的使用要求，開(kāi)發(fā)了耐磨襯板新材質(zhì)，其成分"為：0.4%～0.7%C，0.8%～1.2%Si，0. 8%～1. 5% Mn，1.0%—1.5% Cr，加入微量Ti、Ca、B、Y、K和Na;襯板材料經(jīng)油淬和中溫回火后，硬度大于55 HRC，抗拉強(qiáng)度大于1 300 MPa，沖擊韌性大于25 J／cm2，斷裂韌性大于40 MPa·m1/2；新材質(zhì)襯板在∮4.5 m的大型球磨機(jī)上應(yīng)用，安全可靠，使用壽命比高錳鋼襯板提高1倍以上，價(jià)格比高錳鋼降低15%以上。