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格子型球磨机格子板结构分析与优化设计

作者:河南群星重工     时间:2015-05-11 16:50:56

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球磨机是目前市场上应用普遍的粉磨设备,按排矿方式可分为溢流型球磨机、格子型球磨机和周边型球磨机三种类型,其中格子型球磨机因其处理能力强所以应用较为广泛。但是传统格子型球磨机由于格子板结构和中心衬板设计的缺陷,常出现中心衬板掉落、使用寿命短、使生产被迫停止检修等问题,严重影响了选矿厂的正常生产。为此,提出了一种新的格子板结构,并进行结构优化,并对格子板提出了新的材料和工艺要求,解决了传统型格子板容易掉落及使用寿命短等问题。

格子型球磨机

 

1、格子板的作用

格子板是格子型球磨机的特有部件,它常与簸箕衬板一起组成排矿格,在1段磨矿中格子板控制排料粒度。排料粒度的大小控制不好容易造成1段分级效率不高,溢流跑出的问题,特别是选矿品位逐年降低,要提高产量和降低运行成本,就必须提高磨矿效率,控制好排矿孔的大小。

格子板的主要作用有:①实现磨矿机的强迫排矿(低水平排矿),矿料周转快,过磨轻,有利于提高磨矿能力;②格子板的格子孔宽度向排矿方向逐渐扩大(梯形),可防止矿浆倒流和大块矿粒堵塞;③起筛分作用,阻止大块矿料和磨碎的介质排出。

2、传统型格子板的结构分析

(1)格子板孔排列形式及分析

传统格子孔的排列有同心排列和辐射排列2种方式,见图1。

传统格子板孔排列方式

通过理论分析和实践,总结出格子孔同心排列,矿浆顺格子流动,格子孔磨损严重,矿浆易回流。格子孔辐射排列,矿粒在通过格子板瞬间受离心力作用,顺孔向外移动,容易造成堵塞。这2种格子孔虽然起到了格子板孔的作用,但其缺点对球磨机的排矿效率和使用性能造成严重影响。

(2)传统格子板结构缺点

目前选矿厂大都采用外圈衬板、内圈衬板和中心板的结构。格子板由大小16块组成,中间是一套中心衬板。内圈格子板压在中心衬板上铸造出的5个耳板上,并用螺钉固定在出料部上。首先在矿石和钢球的不断冲击下,中心衬板随磨机旋转并上下窜动,随着磨损的加剧,中心衬板与格子板之间的间隙逐渐增大。其次由于中心衬板受到钢球和物料的冲击磨损,使图中圆圈部位被磨损,固定衬板的螺钉将被一起磨损,钢球自然会撞击到螺钉的尾部,使螺栓内部产生循环应力,导致螺栓松动,甚至有可能断裂,对中心衬板的固定作用产生很大的影响,导致衬板失去支撑而后造成中心衬板脱落。由于此种结构的不合理,经使用发现新安装的格子板掉落,并在使用2~3个月就从大小格子板上、下、左、右缝隙中往外“吐球”,严重时24h要吐3~4t直径30~60mm的钢球。

(3)传统格子板寿命短

球磨机衬板主要承受球体和物料的瞬时冲击力、滑动摩擦力、滚动摩擦力等载荷作用。衬板在复杂作用力下,使寿命降低。衬板属于易耗零件,传统材质为锰钢(ZGMn13),衬板寿命是选矿厂主要成本指标,格子板在使用6个月以后,就开始断裂吐球,但此时衬板仍有一定的厚度可以继续使用,因此造成了衬板在一定程度上的浪费。

3、改进方式及优化设计

(1)格子板孔排列形式改进

通过理论分析,在设计时将格子板孔按倾斜排列,这种排列方式克服了同心排列和辐射排列的缺点。扇形箅孔宽度为7~20mm,一般以7~8mm为宜,矿石可以通过箅孔进入格子板与端盖的空间内,经簸箕板滑落到中空轴出料衬套内,排出机外。改进后格子板孔排列形式见图2。

改进后格子板孔排列方式

(2)格子板结构改进

由于传统格子板结构的缺陷,对格子板结构进行了改进,在保证其强度和使用寿命的前提下,将中心衬板去掉,采用延长铸造内圈格子板的方法,将内圈格子板均分成8块扇形衬板。

为了使格子板更好的发挥作用,提高磨矿能力,应在出料部中合理布置格子板,并保证在球磨机运转过程中牢固、不脱落。改进后,去除了原有螺钉,在工作中将螺栓的尾部扁头螺栓位置加深,越过格子衬板平面,若突出结构被磨平,钢球也不会直接撞击到螺栓,避免了螺栓因受到循环应力而松动或断裂。对于较大格子板来说,在较大格子板较宽的一端两侧都加上侧筋,填补了统一长度后留下的空隙。对于小格子板来说,增加格子板孔中心的间距,就相当于加宽两孔间的筋宽。

(3)提高格子板使用寿命及其工艺要求

为提高衬板使用寿命,将衬板材质改为含锰、铬、镍等金属的抗磨白口铁材料,其基体为马氏体并有大量弥散分布硬质点以提高耐磨性。此外,添加了一定的Mo、W、V、和Ni等元素以强化基体。

更换衬板材质后,采用临界热处理得到表面成分有马氏体、奥氏体、渗碳体等金相组织,具有较高抗冲击性、耐磨性和抗高温性。

通过分析以往球磨机衬板更换过程积累的数据和经验,将内圈格子板厚度尺寸由原来的90mm加厚至105mm,中心衬板厚度由原来的85mm加厚至100mm。虽然增加了衬板的重量,但使用寿命可延长了近2个月,节省了维修费用和衬板材料。由于格子板属于长薄、厚度不均铸件,所以铸造时必须考虑如下两方面的问题:①由于衬板表面积很大,浇铸时容易产生掉砂现象,比其他普通铸件浇铸难度大;②由于衬板长,铸造时容易产生变形,铸造时铸件的化学成分、力学性能应符合JB/T6404—92标准中的相关规定。把装螺钉孔位置用样板进行检查,保证螺栓连接自如,不受剪切力。铸件要求在1000~1050℃温度下进行水淬处理和回火处理且不得产生裂纹,热处理水韧处理后硬度为179~228,若超过此规定,则铸件应进行二次热处理。

4、改造效果

据统计,改造后球磨机衬板使用平均寿命由原来的6个月延长到7个半月,两年可节省1套球磨机衬板,节省备件费用约5万元,同时避免了频繁更换衬板,减少了维修费用和衬板材料的浪费,增加了车间单系列72h(维修需按3d计算)的运转时间,可增产铁精粉1100t,创造经济效益达80万元。

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