立磨機(jī)耐磨材料選擇要注重強(qiáng)韌性
立磨，又稱立磨機(jī)，立式磨粉機(jī)，是運(yùn)用耐磨材料加工制造粉磨設(shè)備。具有高效，高產(chǎn)，節(jié)能，出產(chǎn)高細(xì)粉，易維護(hù)性，因立磨得到越來越多的廠家使用，因而耐磨材料需求量大。
立磨的耐磨材料的性能和結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于不同部位的零部件，在選用耐磨材料時(shí)，首先是要有足夠的硬度；但對(duì)于立磨磨輥和磨盤襯板等，由于工作中需要對(duì)其施加很大的力，因此對(duì)材料的強(qiáng)度和韌性也有較高的要求。
零部件的磨損機(jī)理
立磨的工作原理及構(gòu)造決定了立磨的磨損主要是擠壓磨損和噴射磨損。其他物理、化學(xué)磨損，如粘著性磨損、材料疲勞剝蝕和化學(xué)反應(yīng)腐蝕等僅起次要作用。
1.擠壓磨損
粉磨組件（輥套和磨盤襯板）在工作中由于受到高擠壓力作用，并且接觸面和被粉磨物料之間存在差速滑移，在部件表面表現(xiàn)為研磨和微觀切削。目前，立磨磨輥加壓系統(tǒng)多為液壓氣動(dòng)彈簧系統(tǒng)（剛度達(dá)1.5～3.2kN/mm）施壓，運(yùn)行中工作壓力大，可達(dá)400～800kN.粉磨組件的工作條件愈來愈苛刻，即磨損強(qiáng)度愈來愈高，這就對(duì)粉磨組件的耐磨性能提出了更高的要求。應(yīng)用立磨粉磨水泥生料、礦渣等高硬度物料時(shí)，主要擔(dān)心立磨粉磨組件的使用壽命和維護(hù)修復(fù)費(fèi)用過高等問題。
2.噴射磨損
為保證立磨正常運(yùn)行，磨機(jī)內(nèi)必須保證一定的通風(fēng)量，即各部位須保持一定的風(fēng)速，如磨內(nèi)風(fēng)環(huán)須保證有40～60m/s的風(fēng)速。由此，磨機(jī)內(nèi)部的不同部位因長(zhǎng)期受到高濃度含塵氣體的沖刷而產(chǎn)生噴射磨損。
擠壓磨損材料
目前，世界各國(guó)著名的立磨生產(chǎn)商都在不斷地研究、開發(fā)各種材料的輥套和磨盤襯板，具有代表性的有以下幾家：
1.德國(guó)萊歇公司（LOESCHE）的立磨輥套、磨盤襯板所使用的耐磨鑄鐵含3%的C和7%的Cr，經(jīng)熱處理后成為韌性?shī)W氏體和抗磨的碳化物，碳化物全體連接成鏈狀物，雖具有較高的硬度，但大大降低了合金韌性。而含有25%的Cr和2.6%的C的合金雖具有足夠高的強(qiáng)度，但沒有多少韌性。實(shí)際應(yīng)用中，易磨件常用合金鑄鐵，熱處理后得到盡可能高的硬度；但零件很脆，所以使用含有過量Cr或C成分的材料是不合適的，焊補(bǔ)時(shí)易使母體金屬開裂。因此，在實(shí)際選用材料時(shí)宜折中，即選用介于以上提到的兩種材料之間的合金鑄鐵，以期在得到較高硬度的同時(shí)具有一定的韌性。大多數(shù)輥套基材選用鎳硬系列和具有韌性且脆性低的合金鑄鐵。
萊歇公司也采用Magotteaux公司的專利產(chǎn)品DUOCAST錐形輥套，用Cr含量16%的高硬度白口鐵楔狀件（硬度HRC62～66），嵌入機(jī)械性能很好的可煅鑄鐵母體中的復(fù)合材料，做成整體輥套。該輥套較軟的部分磨損后，形成凹槽，嵌入被粉磨的物料，提高了輥套的耐磨性和粉磨效率，使用壽命比鎳硬Ⅳ、高錳鋼等提高1.3～2倍，同時(shí)使輥套具有一定的抗沖擊能力。
2.德國(guó)伯力鳩斯公司（POLYSIUS）立磨，其磨輥輥套和磨盤襯板即用高鉻合金鑄鐵（含Cr量18%～20%）鑄造，熱處理后表面硬度HRC63～65.當(dāng)用于原料磨時(shí)，輥套壽命可達(dá)10000h；磨礦渣時(shí)，輥套壽命在6000h以上。
3.德國(guó)非凡（Pfeiffer）公司的MPS磨，使用鎳硬IV或白口合金鑄鐵（母體材料有80mm厚的硬層表面，硬層表面含高百分比的碳化鉻及Nb）做成弧形件，用楔接方法組成整體輥?zhàn)樱浔韺幽p后可修補(bǔ)焊接。
4.日本神戶制鋼（UBE）研究的OK磨，將輥套和襯板設(shè)計(jì)成球形弧瓣?duì)?。粉磨熟料或礦渣時(shí)，采用高鉻鑄鐵制造輥套，并進(jìn)行多次表面硬化處理和焊補(bǔ)，其表面硬度可達(dá)HRC62以上。
立磨磨盤襯板、輥套可應(yīng)用日本栗本公司（KULIMOTO）的硬面（耐磨層）再生焊補(bǔ)技術(shù)和工藝（KSW-PROCESS）。
通常，鑄件與熔焊無法完全相容，但日本栗本公司以其豐富的鑄造經(jīng)驗(yàn)成功開發(fā)了針對(duì)特殊耐磨材質(zhì)的高鉻合金鋼焊材的特殊焊接技術(shù)：KSW-PROCESS.這項(xiàng)技術(shù)適用于高鉻鑄鐵、鎳硬系列耐磨鑄件耐磨層的加工和再生補(bǔ)焊，其硬度可達(dá)HRC62以上，且比Ni-Cr、鎳硬材料的壽命高出2.5倍以上。
噴射磨損材料通常磨機(jī)內(nèi)均加設(shè)襯板，針對(duì)不同部位選用不同材質(zhì)，主要有普通鋼板（Q235）、16Mn板、細(xì)晶粒高強(qiáng)度板（HARDOX）和復(fù)合式耐磨鋼板等。具體選用哪種鋼板，主要依據(jù)不同部位的磨損強(qiáng)度而定。
1.磨筒體上層襯板、選粉機(jī)襯板等處因風(fēng)速較低，選用普通板或16Mn板即可。
2.立磨風(fēng)環(huán)即環(huán)形噴嘴格柵，位于磨盤擋料圈的外圍，風(fēng)速在40～60m/s的范圍，主要是將經(jīng)過粉磨溢出磨盤的物料攜帶進(jìn)入上部選粉機(jī)進(jìn)行選粉分離。噴嘴格柵設(shè)計(jì)具有一定的傾角，雖然此結(jié)構(gòu)可以消除部分磨損，但由于氣流攜帶物料且含有中粗的顆粒，又是高速度運(yùn)動(dòng)，所以工作環(huán)境十分惡劣。其采用鎳硬Ⅳ、陶瓷質(zhì)材料，對(duì)降低噴射磨損很有效，但對(duì)于鑄件與陶瓷材料成型和保證安裝要求較為困難，因此宜選用上慶栗本公司的UP-PLATE板，可提高工作效率。
3.立磨環(huán)形噴嘴周圍的兩圈殼體襯板，因受到環(huán)形噴嘴高風(fēng)速（攜料）的劇烈沖刷，根據(jù)粉磨物料的不同可選用普通板、HARDOX板，粉磨礦渣時(shí)以選用UP-PLATE板為。
4.選粉機(jī)轉(zhuǎn)子葉片相對(duì)于運(yùn)動(dòng)的物料顆粒有較高的速度，靜止的導(dǎo)向葉片需要改變氣流運(yùn)動(dòng)的方向進(jìn)行整流，由于兩者均受到較高強(qiáng)度的沖刷，因此宜選用UP-PLATE板。
5.類似萊歇公司磨輥的中軸（伸入磨內(nèi)）的護(hù)套，由于其直接受高速攜帶物料氣流的作用，屬磨損劇烈的區(qū)域，以選用UP-PLATE板為。
6.磨機(jī)喂料溜管以及磨內(nèi)一些結(jié)構(gòu)與部件的支撐桿件、磨盤下刮料板等可選用HARDOX板，若選用UP-PLATE板，則使用效果更好。如果是粉磨熟料或礦渣，由于磨損更為劇烈，選用UP-PLATE板則是十分必要的。
7.對(duì)于立磨出風(fēng)口、管道和選粉機(jī)轉(zhuǎn)子立軸，可襯陶瓷質(zhì)材料即能滿足使用。襯陶瓷保護(hù)層之前，先在其表面等間距點(diǎn)焊Φ4～6mm的鋼筋作為骨架，陶瓷材料（含細(xì)不銹鋼纖）按一定配方以澆注料形式施工，也可選用UP-PLATE板直接制作或用做立軸護(hù)套。
8.耐磨復(fù)合鋼板UP-PLATE的性能。耐磨復(fù)合鋼板UP-PLATE是在基板上施以1～2次堆焊硬面合金生產(chǎn)制作。它是以電弧焊熔接方式，將硬質(zhì)合金分散在基體鋼板上使其應(yīng)力得以分散，從而得到全面、優(yōu)越的耐磨硬面層。硬面上產(chǎn)生的細(xì)紋裂縫是因消除應(yīng)力而產(chǎn)生，對(duì)硬面的特性完全沒有影響，此裂縫并不會(huì)擴(kuò)散至基板。其微觀結(jié)構(gòu)是一種由高含量的六方密格子形碳化鉻夾雜于堅(jiān)韌的奧氏體鐵與馬氏體鐵的混合物。硬面層的硬度分布是否均勻一致與其耐磨耗性能相關(guān)，故檢驗(yàn)硬度時(shí)不能僅測(cè)試硬面層的表面，須同時(shí)測(cè)試內(nèi)層的硬度。
UP-PLATE板的壽命為普通鋼板的8～15倍、HARDOX-500板的5倍；其材料價(jià)格為普通鋼板的10倍左右、HARDOX-500板的3～4倍；總成本與普通鋼板基本相當(dāng)，僅是HARDOX-500板的55%。根據(jù)筆者的使用，效果明顯，用戶反應(yīng)很好。美中不足的是，UP-PLATE板開孔較為困難，耐磨層不能和其他部件直接焊接，當(dāng)焊接不可避免時(shí)，須作特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
綜上所述，耐磨材料的性能一直是制約立磨機(jī)應(yīng)用的一大課題，有些材料雖具有較理想的硬度，即較好的耐磨性，但抗沖擊韌性較差，不少輥套出現(xiàn)了運(yùn)行一段時(shí)間后即開裂的問題。如今，耐磨材料正朝著綜合性能更強(qiáng)的復(fù)合材料方向發(fā)展，出現(xiàn)了再生補(bǔ)焊等維修可靠、延長(zhǎng)壽命的方法，同時(shí)也出現(xiàn)了類似于DUOCAST輥套的結(jié)構(gòu)形式，所有的這一切正在不斷推動(dòng)立磨的發(fā)展和應(yīng)用。在此，桂林鴻程磨粉機(jī)廠家技術(shù)員推薦使用焊接性能優(yōu)良的材料制作輥套，并采用再生補(bǔ)焊技術(shù)進(jìn)行修復(fù)使用，以獲得更高的性價(jià)比。