资源描述：
《球磨机钢球的工艺设计、规格配比和服役条件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、球磨机钢球的服役条件及工艺设计何黎娟(济南厚德耐磨材料有限公司,山东章丘250200)摘要:对球磨机中钢球的工作情况、受力情况及失效形式进行了分析研究。为克服磨球在使用过程中性脆、耐磨性不好的缺陷,根据金属型球铁磨球非平衡凝固特性,提出了金属型球铁磨球的工艺设计方案。关键词:球磨机;磨球;受力情况;失效形式;工艺设计中图分类号:TG255文献标识码:A文章编号:1001-3814(2007)01-0089-03收稿日期:2015-06-16基金项目:山东省科技攻关项目(0524250043)作者简介:何黎娟(1986-),女,MBA,主要从事球磨机用钢球和棒磨机用钢棒性能研究和销售;电话
2、:13864047223;E-mail:799063299@qq.com球磨机是冶金、矿山、电力和建材等工业领域广泛用于破碎物料和制粉的关键设备。磨球是球磨机中消耗最大的易损件。其质量和使用性能不仅直接影响球磨机作业的材料费用,且影响球磨机的工作效率和制粉质量。因此,磨球的研究和制造得到了广泛的重视。作者在文献[1]中探讨了金属型球铁磨球非平衡凝固特性的机理,得出了结论:在金属型球铁磨球的非平衡凝固过程中,外表层形成柱状晶,球心为等轴晶,在柱状晶-等轴晶之间存在着一个过渡层,其中非平衡结晶过程中形成的偏聚物、夹杂和微裂纹多集中在这一过渡层内。要将金属型球铁磨球非平衡凝固的特性应用于生产中
3、,就需在深入分析研究球磨机中磨球的工作情况、受力情况及失效形式后,根据磨球的服役条件,挖掘金属型凝固磨球的特性优势,即金属型凝固的球铁磨球有晶粒细密、硬度较高、有一定的冲击韧度以及价格便宜、易于制造、适合于大批量生产的特点。为了改进和提高磨球的力学性能和耐磨性,延长其使用寿命,就应克服和改善其性脆、含较多的偏析物、夹杂、结晶组织差异较大的缺陷,这样才能在增加较少生产成本的前提下,极大地提高磨球的使用性能。本文提出一些生产金属型球铁磨球的改进措施,这些措施有的已经付诸生产实际,有的需进一步完善。1磨球的工况及受力分析1.1工况分析磨球在滚筒式球磨机内的运动、受力状况可用示意图1进行描述。磨
4、球工作于球磨机中,球磨机旋转时,磨球和物料在摩擦力、离心力和村板凸峰的“携带”作用下被提升到一定高度后,与衬板脱离接触,以先升高、后下降的抛物线轨迹落下。一方面磨球随滚筒作圆周运动;另一方面磨球与磨球、磨球与磨粒之间发生碰撞和辗磨,即作随机的相对运动。当磨球达到一定高度时被抛落撞击并辗碎物料为一个工作循环。在这个复杂的运动过程中,磨球承受着冲击(抛落时的较大冲击和碰撞时的较小冲击)、法向压力、切向力及磨粒的磨削作用而被磨损直至失效。球磨机工作时物料得以被粉碎的原因是:研磨体(磨球、衬板)对物料的冲击、碾压、研磨作用,物料自身相互的冲击、摩擦作用。1.2受力分析磨球受力分析如图2所示。对磨
5、球工作时的受力分析,往往不够全面、准确。在经简化的典型模式下,磨球工作时受4个力的作用:重力G=mg,圆周运动产生的离心力Q,磨球与衬板以及磨球与磨球之间相对滑动的摩擦力F,筒体旋转时内衬对磨球的法向反力N。磨球在正常情况下的运动可分为两个阶段:随筒体的圆周运动和脱离筒体的抛落运动。球磨机在旋转时,磨球先借助于摩擦力F做上升运动,当磨球上升到一定点时,如磨球的重力分量mg·cosα(α为磨球的脱离点与垂直方向所夹锐角)大于磨球作圆周运动时的离心力,如磨球将脱离筒体,以抛物线轨迹呈瀑泻状态落下,借助于磨球的冲击力将物料破碎。此外,磨球在上升过程中,物料、磨球与衬板之间还将发生滚动和滑动,这
6、样,在磨球、物料、衬板之间产生辊轧、碾压的作用,从而将物料磨细。根据磨球在筒体内的运动和工作情况,可把筒体内的磨球群分为两个区,抛落区和研磨破碎区。抛落区:磨球脱离转动的筒体,呈抛物线下落,此过程中球与球、衬板、物料基本上不接触。研磨破碎区:随着筒体转动,球与球、球与物料、衬板以不同速度转动,由于有相对运动,导致相互摩擦,引起物料的碾碎研磨。球与球、物料和衬板发生冲击,导致物料的冲击破碎。2磨球的主要失效形式磨球失效的主要形式是磨损、破碎和失圆。破碎和失圆降低了研磨效率,同时又加快了磨球的磨损。一般情况下,磨损是失效的主要原因。在物料、衬板给予的作用力、磨球之间的相互挤压下,磨球磨损的主
7、要机制[2]有四种形式。2.1切削和凿削磨损磨球表面作用力可分解为法向作用力和切向作用力,与磨球相对运动的尖锐物料(磨粒),在法向力作用下嵌入表面,切向力则推动磨粒沿表面运动。低硬度磨粒使磨球表面产生浅划痕,高硬度磨粒则造成切削沟。划痕和切削沟中的金属发生塑性变形而堆积在两侧和前端。高应变率使已发生塑性变形的金属内部位错塞积、形成胞状结构,性质变硬变脆。再经过反复辗压、产生应变疲劳裂纹,扩展至表面,导致磨屑脱落。当磨粒作用于磨球表面
