一種長壽命半自磨機襯板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本專利屬于鑄造材料和熱處理領(lǐng)域，特別涉及一種長壽命半自磨機襯板及其制造 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 設(shè)備大型化是新型現(xiàn)代化礦山的發(fā)展趨勢。新型礦山選用大型半自磨機和配套系 統(tǒng)可以提高礦石處理量，降低礦石單位磨耗成本。磨礦生產(chǎn)過程是礦山成本的重要組成部 分，所以，降低磨礦成本和提高磨礦效率對降低整個礦山運轉(zhuǎn)成本具有重要意義。
[0003] 國內(nèi)新上大型礦山一般采用較大直徑半自磨機，磨機直徑一般在6米以上。設(shè)備 大型化后，工作條件更加惡劣，使得筒體襯板使用壽命大大降低，目前已經(jīng)成為半自磨機應(yīng) 用過程中的一大難題和瓶頸。過去國內(nèi)，球磨機襯板一般采用高錳鋼（ZGMn 13)或超高錳鋼 (ZGMn13Cr2)作為襯板耐磨材料。高錳鋼襯板具有韌性好，不易斷裂的優(yōu)點，在充分加工硬化 條件下，具有較好的耐磨性；但對于半自磨機襯板來說，采用高錳鋼作為襯板材料，它有較 明顯的缺點。在使用過程中，耐磨性差，易變形，造成筒體扭曲，損壞設(shè)備；同時使用后，不容 易拆卸，拆裝成本高，因此，半自磨機許多用戶拒絕使用高錳鋼襯板； 國內(nèi)也有采用高鉻鑄鐵、普通低合金鋼、貝氏體球墨鑄鐵（ADI)或硬質(zhì)合金鑲嵌和雙液 澆注復(fù)合襯板作為耐磨材料的實例，但是，經(jīng)過試驗實踐，證明在半自磨機襯板的應(yīng)用中效 果不好，大部分出現(xiàn)嚴重斷裂和耐磨性不足的缺陷。國內(nèi)也很少有從磨機特性出發(fā)系統(tǒng)解 決半自磨機襯板使用壽命的新型襯板的實例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種從襯板工作參數(shù)、結(jié)構(gòu)尺寸、材質(zhì)成份、鑄造和熱處理等 多個角度進行優(yōu)選，最終實現(xiàn)提高半自磨機筒體襯板壽命的半自磨機襯板及其制造方法。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種長壽命半自磨機襯板，所述襯 板的提升筋的底部寬度為襯板寬度的1/2?3/5,提升筋與襯板之間的提升角為30. 1°? 30. 5°，所述襯板的材料采用空冷熱處理中高碳低合金鋼材質(zhì)； 所述襯板采用以下方法制備而成： (1) 采用EDEM專用模擬軟件，對球磨機運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行計算機模擬，通過設(shè)定球磨機轉(zhuǎn) 速、磨球大小、磨球和礦物充填量，選擇合適的襯板尺寸，利用軟件模擬功能，選擇能使磨機 中拋出的磨球落在料堆上，而不直接撞擊襯板時襯板的尺寸； (2) 采用樹脂砂工藝生產(chǎn)半自磨機襯板，內(nèi)澆道形狀為圓形，一道進水，位置設(shè)置在鑄 件截面中心； (3) 獲得的鑄件經(jīng)950°C奧氏體化，風(fēng)冷至300°C，空冷至室溫，550°C回火，自然冷卻至 室溫，溫度變化控制在± l〇°C。
[0006] 所述材料的機械性能指標(biāo)范圍是：HRC=38?42 ;aK彡50J/cm2,無缺口。
[0007] 所述材料包括以下重量分數(shù)的組分：C :0. 65%?0. 85% ;Si :0. 4%?0. 6% ;Mn : 0? 5% ?0? 8% ;Cr :2. 0% ?3. 0% ;Mo :0? 3% ?0? 5% ;S 彡 0? 04% ;P 彡 0? 04%。 一種半自磨機襯板的制備方法，包括以下步驟： (4) 采用EDEM專用模擬軟件，對球磨機運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行計算機模擬，通過設(shè)定球磨機轉(zhuǎn) 速、磨球大小、磨球和礦物充填量，選擇合適的襯板尺寸，利用軟件模擬功能，選擇能使磨機 中拋出的磨球落在料堆上，而不直接撞擊襯板時襯板的尺寸； (5) 采用樹脂砂工藝生產(chǎn)半自磨機襯板，內(nèi)澆道形狀為圓形，一道進水，位置設(shè)置在鑄 件截面中心； (6) 獲得的鑄件經(jīng)950°C奧氏體化，風(fēng)冷至300°C，空冷至室溫，550°C回火，自然冷卻至 室溫，溫度變化控制在± l〇°C。
[0008] 半自磨機襯板通過以上方法改進后，具有如下優(yōu)勢： 1) 在同樣工礦條件下，襯板使用壽命可由原先的3個月提高至6個月； 2) 半自磨機臺時效率提高5%?10% ; 3) 半自磨機不必擔(dān)心由于襯板變形而引起筒體變形問題。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本發(fā)明EDEM模擬半自磨機運行圖。
[0010] 圖2是半自磨機襯板改進前示意圖。
[0011] 圖3是半自磨機襯板改進后示意圖。
[0012] 圖4是本發(fā)明采用樹脂砂工藝生產(chǎn)半自磨機襯板的澆注示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
[0014] 本發(fā)明通過對損壞襯板失效分析、球磨機運轉(zhuǎn)狀態(tài)計算機模擬、優(yōu)化襯板外形尺 寸、提高冶金和鑄件質(zhì)量、調(diào)整襯板材質(zhì)成份、優(yōu)化襯板熱處理工藝、成品嚴格檢查和控制 等一系列手段來提高半自磨機筒體襯板壽命，從而提高磨機作業(yè)率并降低礦山企業(yè)襯板磨 耗成本。
[0015] 在江西銅業(yè)集團銀山銅礦一臺7mX 3. 5m的半自磨機上進行襯板的改進。
[0016] (1)外形結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)選 根據(jù)國外大型耐磨材料公司的成功經(jīng)驗，要提高半自磨機襯板壽命，第一步要使襯板 的結(jié)構(gòu)、提升角等外形尺寸上設(shè)計合理。由于半自磨機襯板受沖擊最大和磨損最嚴重的部 位是襯板中間提升筋，所以，要提高襯板使用壽命首先要提高襯板提升筋的壽命，防止提升 筋部位的早期失效。采用EDEM專用模擬軟件，對球磨機運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行計算機模擬。通過設(shè) 定球磨機轉(zhuǎn)速、磨球大小、磨球和礦物充填量，并改變和選擇合適的襯板尺寸，利用軟件模 擬功能，觀察是否能使磨機中拋出的磨球落在料堆上，而不直接撞擊襯板(見圖1)，以此提 高磨機研磨效率和減少磨球?qū)σr板的沖擊。
[0017] 改進前高板筒體襯板提升筋上下寬度相差不大(見圖2)，因此提升筋厚度相對較 薄，提升筋底部與襯板邊緣較寬。這種設(shè)計的襯板在遭受較大沖擊時更容易出現(xiàn)裂紋。改 進后的襯板提升筋的底部寬度280mm (見圖3)，提升筋2與襯板1之間的提升角為30. 15。 加大了提升筋的厚度和改變了提升角，取得明顯的效果。
[0018] (2)材質(zhì)選擇 高錳鋼襯板在半自磨機應(yīng)用上受到很大限制。因此，在半自磨機襯板上不采用高錳鋼 材質(zhì)，而采用空冷熱處理中高碳低合金鋼材質(zhì)。其成份見表1。
[0019] 表1半自磨機襯板中高碳合金鋼成分控制范圍
【主權(quán)項】
1. 一種長壽命半自磨機襯板，其特征在于：所述襯板的提升筋的底部寬度為襯板寬度 的1/2?3/5,提升筋與襯板之間的提升角為30. 1°?30.5°，所述襯板的材料采用空冷 熱處理中高碳低合金鋼材質(zhì)； 所述襯板采用以下方法制備而成： (1) 采用EDEM專用模擬軟件，對球磨機運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行計算機模擬，通過設(shè)定球磨機轉(zhuǎn) 速、磨球大小、磨球和礦物充填量，選擇合適的襯板尺寸，利用軟件模擬功能，選擇能使磨機 中拋出的磨球落在料堆上，而不直接撞擊襯板時襯板的尺寸； (2) 采用樹脂砂工藝生產(chǎn)半自磨機襯板，內(nèi)澆道形狀為圓形，一道進水，位置設(shè)置在鑄 件截面中心； (3) 獲得的鑄件經(jīng)950°C奧氏體化，風(fēng)冷至300°C，空冷至室溫，550°C回火，自然冷卻至 室溫，溫度變化控制在± l〇°C。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的長壽命半自磨機襯板，其特征在于：所述材料的機械性能指 標(biāo)范圍是：HRC=38?42 ;aK彡50J/cm2,無缺口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的長壽命半自磨機襯板，其特征在于：所述材料包括以下重量 分數(shù)的組分：C :0? 65% ?0? 85% ;Si :0? 4% ?0? 6% ;Mn :0? 5% ?0? 8% ;Cr :2. 0% ?3. 0% ;Mo : 0. 3% ?0. 5% ;S 彡 0. 04% ;P 彡 0. 04%。
4. 一種根據(jù)權(quán)利要求1至3任一種半自磨機襯板的制備方法，其特征在于包括以下步 驟： (1) 采用EDEM專用模擬軟件，對球磨機運轉(zhuǎn)狀態(tài)進行計算機模擬，通過設(shè)定球磨機轉(zhuǎn) 速、磨球大小、磨球和礦物充填量，選擇合適的襯板尺寸，利用軟件模擬功能，選擇能使磨機 中拋出的磨球落在料堆上，而不直接撞擊襯板時襯板的尺寸； (2) 采用樹脂砂工藝生產(chǎn)半自磨機襯板，內(nèi)澆道形狀為圓形，一道進水，位置設(shè)置在鑄 件截面中心； (3) 獲得的鑄件經(jīng)950°C奧氏體化，風(fēng)冷至300°C，空冷至室溫，550°C回火，自然冷卻至 室溫，溫度變化控制在± l〇°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種長壽命的半自磨機襯板，襯板的提升筋的底部寬度為襯板寬度的1/2～3/5,提升筋與襯板之間的提升角為30.1°～30.5°，所述襯板的材料采用空冷熱處理中高碳低合金鋼材質(zhì)。本發(fā)明通過對損壞襯板失效分析、球磨機運轉(zhuǎn)狀態(tài)計算機模擬、優(yōu)化襯板外形尺寸、提高冶金和鑄件質(zhì)量、調(diào)整襯板材質(zhì)成份、優(yōu)化襯板熱處理工藝、成品嚴格檢查和控制等一系列手段來提高半自磨機筒體襯板壽命，從而提高磨機作業(yè)率并降低礦山企業(yè)襯板磨耗成本。
【IPC分類】B02C17-22, C22C38-22
【公開號】CN104593678
【申請?zhí)枴緾N201510013576
【發(fā)明人】周平安, 鄧世萍, 李綱, 麻日來, 史新民
【申請人】北京京奧泰爾新材料科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月12日