半自磨机衬板的开发

王曦岳，魏丽红

（攀钢矿业公司设备修造总厂，四川 攀枝花 617000）

1 引言

半自磨机是部分利用矿石自身、部分利用钢球作为磨矿介质进行磨矿的设备，从能量有效利用的观点，采用半自磨机磨矿，能耗是比较高的。但半自磨机替代了中细碎作业、筛分作业、矿石转运环节，使流程缩短，减少了粉尘产生，总的来说投资节省，运行成本降低，对环境影响小。同时，矿石的剥蚀研磨主要靠矿石自身，钢球消耗低，对后续浮选作业的化学或电化学影响小，因而越来越引起人们的关注。

目前白马选矿二期安装了三台半自磨机，衬板需求量在1850t左右，三期还将装三台半自磨机，衬板需求量在1950t左右，衬板需求量大。白马半自磨机使用半年来，由于工况恶劣，衬板的消耗量非常大，而目前攀西地区没有生产半自磨衬板的厂家，因此物资处必须外地采购，而采购的价格高，衬板厂家供货周期也很长，所供衬板使用寿命也较短。第一次采用半自磨机衬板配套生产厂家中信重工的衬板不足三个月出现排料端衬板90%断裂，进料端50%断裂，对公司半自磨生产造成较大制约。

设备修造总厂从上世纪九十年代末开始生产选矿耐磨件，从2000年开始承包选矿厂球磨机衬板的生产，同时近些年还进行了高铬锤头、高铬隔膜阀、叶轮等产品的研制开发，满足了我公司选矿、采矿等生产过程对耐磨铸件的需求，在适应钒钛磁铁矿生产工艺的耐磨材料生产方面积累了较丰富的经验。现准备开发半自磨机用衬板，实现产品多元化，以满足公司1500工程需要。

目前半自磨机的衬板主要有耐磨橡胶衬板、高锰钢耐磨衬板等，云南大红山铜矿采用的是高冲击的高锰钢衬板，使用周期为3个月，白马选矿半自磨机用的衬板相比目前我厂生产的球磨机衬板比较大、重而且长、厚，对生产工艺的要求较高，要预防变形以及收缩等铸造缺陷。

2 产品试制情况

为了配合白马半自磨衬板的装机时间，我厂必须在2010年11月中旬试生产出四种规格的筒体衬板各2件，11月底生产出大格子板2件，小格子板6件。因此，专门制定了一个衬板试生产的网络计划如图1、2。

图1 筒体衬板试制网络计划

图2 格子板试制网络计划

根据白马半自磨工作状况及原机衬板（材质为铬钼钢）的使用情况，决定采用改型高锰钢材料生产半自磨衬板，以确保使用周期在4个月以上。由于半自磨筒体衬板长度分别为1940mm（两种）、1630mm（两种），宽度均为466mm，最高高度分别为245mm（两种）、175mm（两种），四种筒体衬板的重量分别为870kg、680kg、570kg、730kg。衬板长，容易变形，重量高（现在我厂生产的消失模铸件最重的仅为320kg），容易产生铸造缺陷。在试生产过程中，铸件工作面出现多肉（瘤）、安装面出现缩孔、变形、胀箱、热处理后气割浇冒口出现裂纹等铸造缺陷。因此在后续工艺的改进上，在埋箱时加方钢冷铁压住模型防止变形及加强孔眼砂的紧实度防止多肉（瘤）产生；在浇注系统中加设冒口用以补缩防止出现缩孔；浇注过程中控制浇注速度及浇注温度；控制负压；根据铸件材质特点，浸水切割浇冒口等措施将铸造缺陷降低到了最小。同时，随炉做试块，与铸件一起热处理后，模拟半自磨机衬板的使用工况（大球砸在衬板上），通过空气锤对试块进行多次冲击，试块无裂纹，冲击韧性非常好，证明材质的选择是符合半自磨机工况的。同步制作标准试块送权威机构进行检测，冲击吸收能量K达到了152－158J，达到了高锰钢的国家标准（147J）。根据衬板材质及厚度，制定了衬板的热处理工艺，避免厚大铸件在热处理过程中出现裂纹。经过各方的共同努力，2010年11月中旬成功试生产出四种规格的筒体衬板各2件，共计8件；2010年11月底成功试生产出大格子板2件，小格子板6件。

试生产中出现的问题见图3、4。

图3 试生产过程中出现的铸造缺陷

图4 试生产中出现的缩孔

3 试制产品安装情况

根据白马选矿厂统筹安排，设备修造总厂试生产的3块筒体衬板和6块格子板安装到自磨机上运行，并与中信重工、南辉科技两家产品进行了对比试验。安装情况如表1。

安装时，设备修造总厂工程技术人员与白马选厂半自磨车间技术人员一起进行了实物测量，经测量发现，设修厂格子板厚度75mm（图纸要求为75mm），而南辉格子板厚度为80mm。其它产品尺寸基本一致。

表1 衬板与格子板安装情况

4 工业性试验及与其它两家使用状况比较

从2010年11月29日安装第一块衬板开始，设备修造总厂一直重点关注研发衬板试用情况，并与其它两家衬板进行比较，4月12日公司科质部、设备修造总厂、白马选矿厂半自磨车间相关技术人员还一同对中信重工、南辉科技、设备修造总厂换下的衬板进行了检查。具体情况见表2:

试制产品及工业性试验部分图片见图5、6、7、8、9。

表2 筒体与格子板使用情况对比

图5 设备修造总厂试制半自磨机筒体衬板

图6 设备修造总厂试制半自磨机格子板

图7 中信重工原机配套筒体衬板和格子板质量均较差，使用一个多月后排料端衬板90%断裂，进料端50%断裂。格子板漏格、裂纹现象较普遍。

图8 设备修造总厂试制格子板使用三个月后磨损正常，无断格现象。有1件格子板在尾部边沿有一道裂纹，裂纹长度为30mm，由于裂纹在边沿处，可焊补，并不影响继续使用，白马将继续使用。

图9 南辉公司仅安装一块筒体衬板，使用不到两个月出现两端掉块（约130＊150＊100mm），而且衬板出现两条约140mm长的贯穿性裂纹，产品基本报废；

从使用情况来看，可以得出以下两点结论:

（1）设备修造总厂试制半自磨机筒体衬板、格子板试用情况正常，性能明显优于中信重工提供的半自磨机衬板。

（2）设备修造总厂试制半自磨机筒体衬板、格子板的使用性能略优于南辉公司产品。

5 批量生产

试制衬板通过工业性试验结果后，随即我厂根据白马的生产需求情况，开始了衬板的批量生产。经过在芨芨坪和万年沟两台7.32m半自磨机上两年多的使用，衬板的平均使用寿命基本达到了6－8个月，是原机衬板寿命的两倍以上，衬板满足半自磨机的工况要求，为公司创效1353万元／年。

6 结束语

半自磨机衬板的开发成功不仅可以有效的保证公司半自磨机的正常生产，而且可以调整我厂产品结构，适应市场的需求，是一个双赢的发展。