摘要：

選粉機(jī)機(jī)件的磨損和防磨損是一個(gè)矛盾體，掌握常用耐磨材料各自的特點(diǎn)，再根據(jù)不同部位的磨損性質(zhì)和工作條件，有針對(duì)性地選擇適宜的耐磨材料和防磨方法，才能有效提高選粉機(jī)的綜合抗磨損能力，從而提高設(shè)備的整體壽命的可靠性。

引言

金屬磨損，絕大多數(shù)從表面開(kāi)始，因而采用表面防護(hù)措施控制和延緩表面的***，成為解決磨損問(wèn)題的有效方法，促使各種表面防磨工程技術(shù)和耐磨材料應(yīng)運(yùn)而生。

作為粉體分選設(shè)備之一，選粉機(jī)從誕生起，就始終在面對(duì)磨損的考驗(yàn)。由于它所處理的物料是各種粒度、硬度不一的顆粒狀和粉狀體，這些物料在選粉機(jī)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，與各部分的機(jī)體不停地形成摩擦、沖刷、撞擊機(jī)體磨損在所難免。這里面既有粗顆粒物料滑動(dòng)造成的磨粒磨損，也有由高濃度含塵氣流高速?zèng)_刷造成的風(fēng)蝕磨損。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在選粉機(jī)失效的機(jī)械零部件中約有86.3%屬于金屬磨損所造成的直接或間接后果。金屬磨損會(huì)造成設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低、工件更換或維修頻繁、能耗增加等。在如此***的工作環(huán)境下，如何選用適宜的耐磨材料和抗磨方式，有效提高選粉機(jī)的抗磨損能力，從而提高設(shè)備壽命和可靠性，始終是選粉機(jī)技術(shù)走向成熟的主要發(fā)展方向之一。

1、常用耐磨材料

在幾十年的發(fā)展進(jìn)程中，耐磨材料的研究創(chuàng)新從未停止過(guò)，市場(chǎng)上不斷出現(xiàn)各種高技術(shù)含量、高性能耐磨材料，選粉機(jī)上曾采用和正采用的耐磨材料和抗磨方式主要有以下幾種：

1.1 料墊

這應(yīng)該是在專門的耐磨材料之前就已投入應(yīng)用的古老的抗磨方式了?；驹硎抢脫趿习寤蛄舷涞葮?gòu)造，設(shè)法在需保護(hù)的部位形成一定厚度的物料墊層，這樣在后續(xù)的使用過(guò)程中，這層物料就代替機(jī)件承受來(lái)自其他物料的沖刷和摩擦，并能在磨損或脫落后自然得到修補(bǔ)更新。這樣的方式不僅耐磨效果可靠、壽命長(zhǎng)、成本低廉，而且在用于沖擊較大的大粒度物料時(shí)還具有其他耐磨材料所不具備的優(yōu)點(diǎn)——利用物料互相碰撞、壓縮空隙的緩沖效應(yīng)來(lái)吸收沖擊能量，在防磨的同時(shí)吸收對(duì)機(jī)件的沖擊力，減小了噪音。因此，這種簡(jiǎn)單有效的抗磨方式***今仍廣泛應(yīng)用，尤其是沖擊較大的塊狀物料。不過(guò)由于需要形成和保持穩(wěn)定的料墊才能起到應(yīng)有的作用，它不適合用于運(yùn)動(dòng)部件或是流動(dòng)性太好的細(xì)粉物料。

1.2鑄石

鑄石屬于非金屬耐磨材料，在早期的粗粉分離器以及離心式選粉機(jī)等靜態(tài)選粉機(jī)上得到了大量應(yīng)用，成本較低且易于采購(gòu)。但由于其自身的物理特性：厚度較厚，重量太重，韌性低，耐沖擊性能差，易突發(fā)內(nèi)應(yīng)力***事故，對(duì)于弧面、錐面等異形面也難以成形。鑄石襯板多數(shù)是采用水泥砂漿或粘膠劑粘貼在機(jī)殼內(nèi)，由于韌性差，運(yùn)輸或吊裝過(guò)程中機(jī)殼的輕***形或是在運(yùn)行中的振動(dòng)都很容易導(dǎo)致脫落或碎裂，并且由于不能現(xiàn)場(chǎng)切割和焊接，安裝和維修都不方便?，F(xiàn)在鑄石襯板主要用于風(fēng)管、靜態(tài)選粉機(jī)等沖擊震動(dòng)小、耐磨要求不是很高的位置。

1.3錳鋼板

這也是一種應(yīng)用很廣泛的耐磨材料，主要以較高含量的錳元素來(lái)獲得較高的硬度以實(shí)現(xiàn)耐磨，常用的有16Mn、20  Mn、40 Mn、65 Mn等牌號(hào)，16Mn最為常見(jiàn)。由于與普通碳鋼材料性能接近，能方便地進(jìn)行切割和焊接，安裝和維修難度低。但耐磨性能一般，不能用于***工況。雖然隨著錳含量的提高，耐磨能力有一定增強(qiáng)，但其彎曲和焊接性能卻隨之顯著下降，它們之間始終是一對(duì)難解的矛盾。

1.4 耐磨鑄鐵

一般以含碳量在2.4%以上的白口鑄鐵或Mn含量高于 5.5%的中錳抗磨球墨鑄鐵為主，也有高鉻型的鑄鐵。由于含碳量高以及較高的合金含量，硬度值都在HRC38-58之間，有相當(dāng)不錯(cuò)的耐磨性能。然而，鑄鐵的固有缺點(diǎn)也無(wú)法擺脫，如需制作模具、鑄造費(fèi)時(shí)、不適宜復(fù)雜形狀、厚度厚重量重等，而且由于硬度高，切割、彎曲、焊接等性能都很差，無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工，韌性差也導(dǎo)致了容易脆裂，因此不適合于形狀復(fù)雜、需后續(xù)加工以及沖擊較大的場(chǎng)合。

1.5 堆焊（堆焊耐磨復(fù)合鋼板）

采用專用的耐磨合金焊條或粉末，用堆焊的方式在鋼材表面形成一層耐磨的合金層。合金層厚度一般為4-10mm，金相組織為過(guò)共晶高鉻合金+大量彌散分布的碳化鉻，宏觀硬度HRC50-60。其中碳化鉻的微觀硬度為HV1400-1800，高于沙石中石英的硬度。堆焊處理的材料耐磨性能優(yōu)異，且保持了母材的各種機(jī)械性能，切割、彎曲、打孔等加工性能也很好，但母材稀釋率一般在10%-15%，合金利用率較低，且堆焊過(guò)程產(chǎn)生的焊接應(yīng)力和裂紋仍難以避免，有局部崩裂的情況，堆焊層的厚度均勻性和表面粗糙度控制較難，母材的焊接變形較大，需要大量的后續(xù)校形，其應(yīng)用仍有一定的局限性?，F(xiàn)在市場(chǎng)上已出現(xiàn)了采用整張?zhí)妓劁撟髂覆慕?jīng)過(guò)堆焊、校平、打磨而生產(chǎn)的各種規(guī)格的耐磨復(fù)合鋼板，使用較為方便。

1.6 熱噴涂

熱噴涂是利用由燃?xì)饣螂娀〉?**的能量，經(jīng)噴***將絲（棒）狀或粉末狀噴涂材料加熱到熔化或軟化狀態(tài)，并通過(guò)高速氣流使其進(jìn)一步霧化、加速，然后噴射到工件表面形成涂層的一種表面處理方法。用作耐磨涂層時(shí)，噴涂材料一般選用碳化鎢（WC）的鎳基自熔合金粉末，形成的保護(hù)層硬度可以達(dá)到HRC60以上，與堆焊相比，母材稀釋率較低，熱變形也較小。其缺點(diǎn)是成本較高，涂層厚度較薄（0.2-0.8mm），且其噴涂質(zhì)量和涂層性能受噴涂材料、噴涂方法及相關(guān)參數(shù)、被噴涂工件表面制備情況以及應(yīng)用范圍選擇是否得當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊懚泻艽蟮牟顒e，涂層可能產(chǎn)生分層、夾渣、凸起及過(guò)燒等缺陷。

1.7 滲碳

全稱為滲碳淬水，這是一種表面熱處理工藝，工作在固體、氣體或液體滲碳介質(zhì)中進(jìn)行900-950℃保溫使其表面增碳，然后進(jìn)行淬火使表面形成針狀回火馬氏體及二次滲碳體，硬度為HRC58-65，而心部組織隨母材不同而呈低碳馬氏體、屈氏體或索氏體等組織，硬度HRC20-45。該工藝能獲得均勻的硬化層，幾乎不受零件形狀復(fù)雜程度的***，且具有較高的抗彎疲勞性能。滲碳層深度可以達(dá)4-10mm，硬度分布曲線比較平緩，受沖擊時(shí)不易剝落，心部材料仍能保持韌性和塑性。但一般僅適用于含碳量為0.15%-0.25%的低碳鋼及低合金鋼，且滲碳層厚度太薄易引起表面疲勞剝落、太厚則不能承受較大的沖擊；由于需要進(jìn)行淬火，零件變形不易控制，對(duì)于熱處理裝備條件也有一定的要求

1.8 離子注滲

把介質(zhì)金屬的原子電離成密度很高的離子并使其獲得高的能量，高速射入被滲金屬的表面，發(fā)生一系列物理、化學(xué)、冶金反應(yīng)后快速擴(kuò)散到被滲金屬基體中去，形成具有特殊組織的表面，這就是離子注滲技術(shù)。耐磨方面應(yīng)用較多的主要是采用碳化鎢作為注滲介質(zhì)，在零件表面形成0.3-0.5mm的耐磨性很好的碳化鎢富集層和1-1.5mm的碳化鎢硬化層，表面硬度可在HRC45-64之間，且形成的冶金結(jié)合沒(méi)有宏觀界面，心部保持了母材原有的強(qiáng)度和韌性。零件形狀和尺寸基本不受***，也不會(huì)***工件原有的光潔度。但目前該技術(shù)受所需加工裝備和原材料的***，便捷性和經(jīng)濟(jì)性尚不是很好，尤其是現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)的可行性很小。

1.9 耐磨鋼板

耐磨鋼板最早來(lái)自于國(guó)外，德國(guó)和瑞典的鋼鐵公司率先開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。這種鋼板在化學(xué)成分上與普通鋼板并無(wú)太大差別，含碳量為0.14%-0.48%，合金元素含量也很低，通過(guò)嚴(yán)格控制各種化學(xué)成分的比例和有害雜質(zhì)含量，并利用專門的軋制淬火設(shè)備進(jìn)行水淬，卻能獲得高硬度、***度、高韌性的良好的綜合性能。其突出的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)須高合金含量或高含碳量，就能獲得HB400-600的硬度，并且整個(gè)厚度上硬度一致，整個(gè)壽命里磨損速率基本不變，而不象其他材料那樣一旦硬化層出現(xiàn)局部***就進(jìn)入快速磨損期。由于同時(shí)具有優(yōu)良的強(qiáng)度和韌性，并且加工性很好，既可以與機(jī)體通過(guò)焊接或螺栓連接作為保護(hù)襯板，也可直接作為結(jié)構(gòu)材料制造設(shè)備的零部件。雖然該材料的耐磨能力并不算很突出，而且焊接、切割等熱加工方式還會(huì)造成局部退火而硬度下降，但憑借良好的綜合性能，還是得到了廣泛的應(yīng)用。

1.10 耐磨陶瓷片

耐磨陶瓷片主要成分為致密的AL2O3，莫氏硬度大于9，是優(yōu)良的耐磨材料。但其硬而脆，與機(jī)體的連接只能使用樹(shù)脂膠粘貼，需要一套復(fù)雜的粘貼工藝：首先在需要對(duì)使用表面除銹、打毛、***清洗、調(diào)配環(huán)氧樹(shù)脂膠，然后進(jìn)行粘貼。對(duì)于被粘貼的機(jī)件表面處理和粘貼的操作工藝要求較高，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的缺陷都會(huì)導(dǎo)致其容易脫落，其次在運(yùn)輸和安裝過(guò)程中陶瓷片在碰撞時(shí)也容易碎裂或脫落，增加了額外的工作量。由于陶瓷片之間存在較多的縫隙，用來(lái)粘貼陶瓷片的樹(shù)脂膠在工作環(huán)境下易老化，不耐溫也不耐磨，因此在正常使用一段時(shí)間后陶瓷片就容易脫落。盡管陶瓷片的耐磨性能優(yōu)良，但粘貼工藝制約了它的可靠性和使用壽命。

1.11 耐磨陶瓷涂料

耐磨陶瓷涂料又叫耐磨陶瓷砂漿，是一種以無(wú)機(jī)聚合技術(shù)制成的粉狀陶瓷材料為主體的非金屬膠凝材料。在施工現(xiàn)場(chǎng)，加入液體無(wú)機(jī)膠水?dāng)嚢韬蟛捎萌斯せ驒C(jī)械方式涂抹在設(shè)備內(nèi)襯或表面，經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)，在常溫下達(dá)到類似于陶瓷的結(jié)合強(qiáng)度和硬度。耐磨陶瓷涂料主要有骨料和超細(xì)結(jié)合粉兩相組合，顆粒緊密堆積，因而沒(méi)有較大的宏觀缺陷，常溫下強(qiáng)度可達(dá)150MPa以上。原料主要采用離子化合物和部分人工合成共價(jià)化合物，采用復(fù)合強(qiáng)化措施形成化學(xué)結(jié)合，所以強(qiáng)度和剛度很大，可有效抵御物料的高速?zèng)_擊力和剪切應(yīng)力，性能穩(wěn)定，不會(huì)和介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因而可有效抵御環(huán)境介質(zhì)作用和各種化學(xué)腐蝕。無(wú)定向鋼纖維和定向鋼網(wǎng)增加雙重措施的耦合進(jìn)一步改善了韌性，增加了使用可靠性，有效防止沖擊力造成的破損和剝落。耐磨陶瓷涂料具有較低的膨脹系數(shù)，使其體積穩(wěn)定，極少產(chǎn)生裂紋，因而整體性能優(yōu)異。采用無(wú)接縫的施工方法，可適應(yīng)各種形狀的表面，修補(bǔ)也很方便，應(yīng)用前景廣泛。其局限性在于對(duì)施工工藝有一定要求，厚度較厚且不太適合運(yùn)動(dòng)部件使用。

由此可見(jiàn),各種耐磨材料各有所長(zhǎng)，同時(shí)又都有各自的局限性，為便于比較和選擇，在此將它們集中概括于表1，僅供參考。

2、選粉機(jī)上耐磨材料的合理選用

尺有所短，寸有所長(zhǎng)。常用的耐磨材料都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，不可能面面俱到，目前還沒(méi)有哪一種耐磨材料能稱作***。針對(duì)選粉機(jī)的應(yīng)用需求，面對(duì)如此眾多的耐磨材料，就需要根據(jù)具體情況合理選用，以盡可能達(dá)到更好的抗磨損效果。

2.1進(jìn)/出風(fēng)口和選粉區(qū)***部分殼體

進(jìn)/出風(fēng)口和選粉區(qū)***部分的殼體處風(fēng)速很高(18-30m/s)，大量粉塵被氣流夾帶高速?zèng)_刷殼體造成風(fēng)蝕磨損。最初曾使用16Mn甚***65Mn鋼板作襯板，由于硬度不足，使用3-4個(gè)月左右就很快出現(xiàn)較深的風(fēng)蝕痕。后改為采用硬度高得多的非金屬材料——耐磨陶瓷片，其理論壽命可達(dá)10年以上，但由于此處殼體形狀大多不規(guī)則，需要粘貼固定的耐磨陶瓷片易發(fā)生局部脫落，實(shí)際應(yīng)用效果不佳目前更適宜的材料是耐磨陶瓷涂料，它對(duì)于殼體形狀的適應(yīng)能力很強(qiáng)，沒(méi)有尖角和縫隙，且能有效抵抗粉塵的高速?zèng)_刷。值得推廣。

灰斗中的物料是分選出的粗顆粒，風(fēng)速很低，以顆粒物料滑動(dòng)造成的磨粒磨損為主，這樣的工況采用料墊最合適。具體的做法一般是用扁鋼按一定的間距在灰斗內(nèi)壁焊成若干個(gè)擋料圈以積存一定的物料形成料墊，但扁鋼高度和間距設(shè)置要合理，需要根據(jù)物料的堆積角和灰斗斜度確定，以能保證形成不間斷的料墊且厚度在50-80mm為宜，厚度太低則料墊穩(wěn)定性不好，太高會(huì)造成較大的附加灰載，同時(shí)需要注意不影響灰斗底部最狹窄處的通過(guò)能力以免造成堵料。

2.2 導(dǎo)向葉片

導(dǎo)向葉片處的風(fēng)速一般也不低于15m/s，且在此處要強(qiáng)制氣流變向，磨損情況比較嚴(yán)重，由于要求葉片厚度薄，且存在氣流波動(dòng)引起的振動(dòng)，耐磨陶瓷片和耐磨陶瓷涂料都不適宜。對(duì)于生料、煤粉等磨蝕性不強(qiáng)的物料，采用耐磨鋼板即可以達(dá)到合適的使用壽命，加工制作也比較方便；對(duì)于水泥、礦石渣等高磨蝕性物料，即使是采用HB500耐磨鋼板制作的葉片，一般也僅能使用5個(gè)月左右，16Mn鋼板壽命更低，因此需要采用堆焊耐磨復(fù)合鋼板屬于單面防護(hù)，安裝時(shí)要注意使堆焊耐磨層的一面處于迎風(fēng)面。

2.3 轉(zhuǎn)子葉片

轉(zhuǎn)子葉片處的氣流基本與葉片平行，磨損情況要比導(dǎo)向葉片好，但在運(yùn)動(dòng)中，（線速度15-25n/s）受離心力和振動(dòng)的影響，同樣不能采用耐磨陶瓷片或耐磨陶瓷涂料等，而且葉片兩面都要承受磨損，堆焊耐磨復(fù)合鋼板也不適用。因此，開(kāi)始設(shè)計(jì)一般都選擇在轉(zhuǎn)子下部，中隔板，上隔板處和葉片進(jìn)行鎳基碳化鎢合金粉末熱噴涂處理的方法。但這樣的處理成本較高且涂層分層、夾渣、凸起及過(guò)燒等缺陷難以避免，工作受熱變形也很難控制，現(xiàn)在應(yīng)用已較少。目前較適宜的材料是耐磨鋼板，其可加工性和可堆焊性都較好，并且是全厚度同等硬度，可以抵御兩面的同時(shí)磨損，即使磨損厚度很大只要滿足機(jī)械強(qiáng)度要求就仍可繼續(xù)使用，材料利用率高于50%。

2.4 護(hù)套管

主軸軸承的拉桿、油管、氣管、測(cè)溫管線從出風(fēng)道中橫穿出來(lái)，也需要耐磨防護(hù)，一般都在其外面加護(hù)套管。由于護(hù)套管直徑小，且檢修時(shí)需要裝拆調(diào)整，耐磨陶瓷片或耐磨陶瓷涂料易脫落而不適宜選用。曾用16Mn材質(zhì)的鋼管但耐磨效果不佳但采用鍍硬鉻的辦法，成本高且鍍厚度小、可靠性差，一旦有局部磨穿就很快擴(kuò)散?，F(xiàn)在較可行的是采用20鋼管進(jìn)行滲碳處理，滲碳層深度可以達(dá)到2-4mm，使用效果較好，但隨著設(shè)備的大型化，長(zhǎng)于1.2m的鋼管受滲碳爐尺寸的***，處理難度也加大了。

2.5 撒料盤

撒料盤主要承受的是塊狀和顆粒狀物料的沖刷、撞擊，耐磨的同時(shí)能抗沖擊。堆焊和耐磨鑄鐵均有不錯(cuò)的效果，只是堆焊耐磨層在強(qiáng)沖擊下有局部崩裂或脫落的可能，需要注意硬度梯度不可太大，以保證耐磨層與基材間有足夠的結(jié)合強(qiáng)度。

2.6 溜槽

溜槽中的物料主要是塊狀和顆粒狀，沖刷和撞擊速度不太大，因此在空間容許的情況下一般使用復(fù)合鋼板、耐磨鋼板或是16Mn鋼板制作可換式襯板利用螺栓或塞焊與殼體連接。而對(duì)于空間條件不允許更換的部位，可直接采用復(fù)合鋼板或耐磨鋼板直接制作溜槽或殼體。在不影響物料流動(dòng)順暢性的前提下，盡可能采用類似于灰斗的結(jié)構(gòu)形成料墊，代替襯板來(lái)達(dá)到防磨損的目的，這樣的方式經(jīng)濟(jì)性和可靠性都很好。

3 、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，處于***工作環(huán)境下的選粉機(jī)機(jī)件的磨損和防磨損是一個(gè)有機(jī)的系統(tǒng)，根據(jù)不同部位磨損性質(zhì)、工作條件的不同，通過(guò)針對(duì)性地選擇適宜的耐磨材料和防磨方法，“區(qū)別對(duì)待，對(duì)癥下藥”，就可以有效提高選粉機(jī)的綜合抗磨損能力，延長(zhǎng)備件更換和設(shè)備檢修周期，從而提高設(shè)備的整體壽命和可靠性。                 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

摘要：選粉機(jī)機(jī)件的磨損和防磨損是一個(gè)矛盾體，掌握常用耐磨材料各自的特點(diǎn)，再根據(jù)不同部位的磨損性質(zhì)和工作條件，有針對(duì)性地選擇適宜的耐磨材料和防磨方法，才能有效提高選粉機(jī)的綜合抗磨損能力，從而提高設(shè)備的整體壽命的可靠性。