选矿球磨机衬板和磨球的介绍与选择
选矿球磨机是国内外火电厂、水泥、矿山、化工、冶金等行业生产中主要粉碎研磨设备，衬板和磨球则是选矿球磨机正常运转中的较主要工作部件。随着现代化生产的发展，选矿球磨机的直径越来越大，直径五米左右的磨机在生产中已广泛应用，因此对衬板和磨球的质量要求越来越高。由于衬板和磨球长期处在严酷的工况中，维修量和更换量都相当大，不仅浪费人力、物力、财力，且直接影响生产效率，影响现代化企业的文明生产。因此，研究新型抗磨材质的衬板、磨球，创造选矿球磨机较佳工作状态，是提高产量、降低消耗、争取良好经济和文明环境的重要途径。
一、 关于衬板
传统的高锰钢不适宜做选矿球磨机衬板，这已经是众所周知的了。针对高硬度材质的特点，我们分析比较了几十种衬板的结构形式及他们磨损失效的原因，设计出“组合自固无螺栓选矿球磨机衬板”—陈氏衬板!这是近百年来选矿球磨机衬板的划时代产品!
组合的含义有两个方面：一是指衬板结构形式，二是指衬板安装的整体形式;自固的意义同样是指两方面：一是衬板本身自我强化，二是安装后的自我紧固。组合衬板的设计中，衬板分别由板体和铆板两个或三个独立部分组成。板体的功用为抗磨，材质为高硬度合金;铆板为韧性合金，功用为稳定板体并向板体施加予应压力。组合自固衬板利用磨机本身几何形状,采用力学结构进行双金属组合,利用选矿球磨机生产运行中磨球的作用,进行预应力自固,实现衬板的整体强化，从而保证高硬度、低韧性材质衬板的稳定性和可靠性。组合自固衬板的制造工艺和安装工艺都比传统衬板简单。对正在应用的选矿球磨机不需作任何改造。组合衬板的材质适应高铬铸铁、镍硬铸铁、高、中碳合金钢，中、低铬铸铁，马氏体球体等一切高硬度材质，以获得较佳抗磨性能。另外，衬板还有一个很重要的选择，那就是工作面的表面形状。工作面表面形状和磨球的相互配合决定了磨机内研磨介质的活跃度，并决定选矿球磨机较大研磨能力的发挥。例如电厂磨煤机和矿山选矿球磨机的波纹衬板有利于研磨介质的活跃，但却没有考虑衬板与磨球之间较大研磨能力;水泥厂传统的阶梯衬板也没考虑衬板与磨球之间的较大研磨能力，也没使磨机内研磨介质的活跃度调整到较理想的状态。电厂磨煤机和水泥筒式磨衬板的表面形状的选择应该是组合形式的。入料端应该是粉碎与研磨的结合，出料端相对突出研磨。电厂、水泥厂选矿球磨机衬板的材质，应选择那些含碳量较高的铬钼合金钢或高铬铸铁之类的材质。这里要注意的一个问题是“工况适用”的概念。并不是合金化越高越好!
衬板表面形状的选择目的只有一个：选择理想的磨球工作状态，追求选矿球磨机的较大研磨能力。
关于水泥磨中衬板的材质：应优先推荐高合金类。例如：Cr12、Cr15、Cr18、Cr20、Cr24等等，依据磨机的工况和企业的经济情况进行选择。使用这些高硬度、高耐磨材质的衬板，不仅仅是减少维修、减轻工人劳动强度，更重要的是这些高耐磨材质衬板能够较长时间地保持设计状态，较长时间的保持较佳工作状态，较大范围地提高产量，创造较大经济效益。特别是近年来，随着磨前辊压机的应用，水泥磨中较大磨球直径已下降到φ30左右，这给高硬度高合金衬板的应用，提供了较好的工况条件。
双介质淬火中、高碳铬钼合金钢衬板在水泥磨中也有着很好的费效比，使用寿命一般在两年左右。在φ2.2的水泥磨中，作为隔仓板的使用寿命也达到了十八个月，比较理想。
我们即使在电厂磨煤机中也不主张使用高锰钢衬板。由于煤质比较松散，绝大部分电厂磨机中较大磨球为φ60，因此在煤磨中高锰钢衬板是很难得到较好加工硬化的，无法发挥出应有的抗磨性能。电厂磨煤机理想的衬板为中、高碳的铬钼合金钢或Cr18以上的高铬铸铁。我们生产的高铬铸铁衬板在淮北发电厂320/580磨机中，使用了十四年，获得了极好的经济效益。
矿山中使用的磨机一般为短粗形状。如32/36、43/63等等。衬板的厚度也相对比较厚。由于矿山磨机较大，磨球也大，且大部分采用湿法工艺。因此衬板的运行条件十分严酷。我们建议在可靠性得到保证的前提下，尽量采用一些高硬度材质。硬就意味着耐磨。例如0.4~0.9%碳的铬钼合金钢或10~18%铬的铸铁材质，其硬度都在HRC50以上。在金矿直径四米左右的磨机采用Cr18材质。即使在十分恶劣的工况下，其使用寿命也能在6个月以上。
矿山中大型的磨机、自磨机或半自磨机，从稳定可靠的角度出发大多数选用介稳定奥氏体高锰钢衬板。
二、 关于磨球
目前国内外广泛使用的为高碳高合金类铸造磨球和高碳低合金类锻造或铸造磨球，在火电厂、水泥行业等干法生产中，绝大多数使用高、低铬铸铁类磨球。而矿山类的湿法工艺中多应用高碳低合金类磨球。
国内磨球的种类比较多，由于市场经济的不完善，磨球的使用不是根据工艺效益来决定的，随意性很大。主要品种有铬系高合金铸铁类。如：Cr8、Cr12、Cr15、Cr18、Cr24、Cr26等，低铬铸铁如：Cr2和马氏体球铁类。马氏体球铁和低铬铸铁就抗磨性而言是同一级的。它们的区别在生产工艺上。而高合金类的铸铁具有的抗磨性能，合金越高，抗磨性能越好，同时具有良好的经济效益。有人曾有误解，高铬球水泥磨应用的好，而电厂不适应，实际上国内外的火电厂都有大量使用高铬球的良好纪录，例如：无锡、邹县、岳阳、邢台、衡阳、马头等电厂都使用高铬球，而不再希望使用其它球。高铬铸铁磨球在电厂正迅速普及。在电厂、水泥厂等干磨工艺中高铬球的吨磨耗只有15~50克，使用高铬球不仅仅节约成本、减少工人劳动、降低磨机电耗，同时也降低了人类有限资源的浪费。应当毫不客气的说：高铬球可称为环保磨球、绿色磨球。
锻球和轧球的品种主要为高碳铬钼合金类和中、低碳锰合金类。锻球和轧球工艺简单，制造成本低，考虑经济效益矿山类湿法工艺目前一般采用低铬合金磨球，其在铁矿、铜矿、钼矿中磨耗一般在500~700克左右。提高低铬合金球的硬度是降低磨耗较有效的方式。我们曾把低铬球的硬度提高到HRC55左右，其在铜矿的磨耗在550克左右。由于生产工艺的原因，锻球的质量应当比轧球略好一些。
但直径大于110mm时建议采用高碳铬钼低合金锻球，主要是考虑到大直径铸球破碎率可能会高些。锻球的碳含量一般在1%左右，铬小于2% 。低铬铸球硬度一般应在HRc48左右，应尽可能的提高低铬铸铁球的硬度，以提高经济效益。我们和印度厂合作生产的低铬铸铁磨球硬度高达HRc55，且心部和表面硬度相差很少。无论电厂、矿山、水泥都具有很好的费效比。火电厂的磨球直径一般不要大于φ60mm。水泥和矿山应依据磨机直径、衬板的表面形状和入料粒度进行球径级配。级配原则只有一个：尽可能降低磨球的直径，因为选矿球磨机是研磨机，如果靠它去承担破碎作用哪怕仅仅是一小部分的，那也是十分不妥当的。
在材质选定的前题下，磨球的级配是十分重要的。理想的磨球级配加上理想的衬板表面形状能使磨机获得较大的工作效率。而正确选择的材质则是理想磨球级配、理想衬板表面形状长期保持较佳状态的根本保证。
三、衬板与磨球
长期以来，一种不太正确的说法流传较广，即：“磨球的硬度比衬板高HRc3~5。”问其原因，却无所适从。
衬板和磨球毫无疑问是个配合关系，和物料共同形成三体磨料磨损。但究竟怎么为好?应当说借用机械设计中的“基孔制”或“基轴制”概念理解较好。就选矿球磨机而言衬板对生产的影响比磨球大的多，那么应当是“基板制”。因此在衬板和磨球的选择之中，首先应决定的是衬板，必须保证衬板的使用寿命在两个大修期以上，并且尽可能的不要维修。优先选择那些可靠性好、抗磨程度高的衬板。例如：组合自固高铬铸铁衬板，其电厂煤磨使用寿命可达二十年，水泥磨寿命十年，且几乎不用维修。双介质淬火中合金钢衬板在电厂煤磨使用寿命八年以上，水泥磨三年左右，铁矿约十个月。即使是双介质淬火低铬合金钢衬板在电厂煤磨的寿命也能在六年以上，水泥磨在两年左右，在铁矿磨的使用寿命也在八个月以上。
衬板和磨球的硬度应在HRc50以上，这主要因为磨料中的硬质相的硬度为莫氏硬度六、七，估算接近HRc60，理论上研磨介质硬度大于或等于磨料硬度的百分之八十，才具有理想的抗磨效果。
衬板决定后磨球就容易选了，只要衬板的使用寿命保证两个大修期，那么应当主张磨球的抗磨性能较好的即是优先选择的。假如说衬板和磨球都可以十年不换的话，那当然是很理想的。一个原则：降低成本、减轻工人劳动强度，提高运转率。
在“基板制”的前提下，“允许磨球比衬板硬度高HRc3~5”，这一般指应该淘汰的高锰钢衬板而言的，和流传的说法概念上是根本不同的。
四、结论：
a) 高锰钢材质和传统的选矿球磨机衬板形式都是不适宜的，组合自固衬板的划时代设计有极大的优越性，彻底解决了断螺栓、漏粉问题使维修量减少98%以上;组合衬板能充分发挥各种高硬度材质的淬火硬度，使其发挥出较理想的抗磨性能。
b) 在干法工艺中，电厂、水泥厂应优先选择双介质淬火中、低铬合金钢衬板或高铬铸铁、高铬铸钢衬板，选择高硬度的高铬铸铁磨球。双介质淬火中、低铬合金钢有很好的经济效益;在矿山湿法工艺中从经济角度考虑，优先采用高、中碳合金钢衬板或Cr10~20左右含碳量较低的铸铁衬板和高硬度的低铬合金磨球。但直径大于110mm的磨球应考虑用高碳合金钢锻球。
c) 衬板和磨球的匹配应以“基板制”的观点，在衬板的使用寿命保证两个大修期的前提下，磨球的抗磨性能应选择较好的。
衬板的硬度应大于HRc50，铬钼合金铸造磨球的硬度应大于HRc52，锻造合金钢磨球硬度应大于HRc55。一般尽可能选择抗磨性能较的磨球。
