一種長壽命半自磨機襯板及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本專利屬于鑄造材料和熱處理領域，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】
[0002] 設備大型化是新型現(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成本具有重要意義。
[0003] 國內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，目前已經成為半自磨機應 用過程中的一大難題和瓶頸。過去國內，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)或硬質合金鑲嵌和雙液 澆注復合襯板作為耐磨材料的實例，但是，經過試驗實踐，證明在半自磨機襯板的應用中效 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)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種從襯板工作參數(shù)、結構尺寸、材質成份、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； 所述襯板采用以下方法制備而成： (1) 采用EDEM專用模擬軟件，對球磨機運轉狀態(tài)進行計算機模擬，通過設定球磨機轉 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半自磨機襯板，內澆道形狀為圓形，一道進水，位置設置在鑄 件截面中心； (3) 獲得的鑄件經950°C奧氏體化，風冷至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，對球磨機運轉狀態(tài)進行計算機模擬，通過設定球磨機轉 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半自磨機襯板，內澆道形狀為圓形，一道進水，位置設置在鑄 件截面中心； (6) 獲得的鑄件經950°C奧氏體化，風冷至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半自磨機襯板的澆注示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結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、提高冶金和鑄件質量、調整襯板材質成份、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)外形結構尺寸優(yōu)選 根據(jù)國外大型耐磨材料公司的成功經驗，要提高半自磨機襯板壽命，第一步要使襯板 的結構、提升角等外形尺寸上設計合理。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，對球磨機運轉狀態(tài)進行計算機模擬。通過設 定球磨機轉速、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對襯板的沖擊。
[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)材質選擇 高錳鋼襯板在半自磨機應用上受到很大限制。因此，在半自磨機襯板上不采用高錳鋼 材質，而采用空冷熱處理中高碳低合金鋼材質。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； 所述襯板采用以下方法制備而成： (1) 采用EDEM專用模擬軟件，對球磨機運轉狀態(tài)進行計算機模擬，通過設定球磨機轉 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半自磨機襯板，內澆道形狀為圓形，一道進水，位置設置在鑄 件截面中心； (3) 獲得的鑄件經950°C奧氏體化，風冷至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 標范圍是：HRC=38?42 ;aK彡50J/cm2,無缺口。
3. 根據(jù)權利要求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，對球磨機運轉狀態(tài)進行計算機模擬，通過設定球磨機轉 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半自磨機襯板，內澆道形狀為圓形，一道進水，位置設置在鑄 件截面中心； (3) 獲得的鑄件經950°C奧氏體化，風冷至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。本發(fā)明通過對損壞襯板失效分析、球磨機運轉狀態(tài)計算機模擬、優(yōu)化襯板外形尺寸、提高冶金和鑄件質量、調整襯板材質成份、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