球磨機襯板除了承受研磨體與物料的沖擊和磨損之外，還有提升研磨體的作用。隨著物料粉磨技術的快速發(fā)展，球磨機趨于大型化，對襯板材料的性能提出了更高的要求，提高其耐磨性是廣大材料工作者重點研究的課題。目前廣泛應用的襯板材料主要有3大類：①高錳鋼；②低、中合金耐磨鋼；③高鉻鑄鐵。高錳鋼應用廣泛，但多限于沖擊大、應力高、磨料硬的情況下而且其屈服強度低、易于變形。低、中合金耐磨鋼是以硅、錳為基礎，加入鉻、鉬、鎳以及其它微量元素而發(fā)展起來的，具有較好的強韌性，低、中沖擊載荷下的耐磨性優(yōu)于高錳鋼，但存在淬透性和淬硬性低的不足，耐磨性較差。高鉻鑄鐵組織中含有超過20%的高硬度共晶碳化物，具有優(yōu)異的耐磨性，但有合金元素含量高、生產(chǎn)成本高及高溫熱處理易變形和開裂的不足，普通白口鑄鐵和低合金白口鑄鐵碳化物硬度低，碳化物呈連續(xù)狀分布，脆性大，使用中易剝落甚至開裂。因此，開發(fā)生產(chǎn)工藝簡單、成本低、強韌性高、淬透性與淬硬性好，且無污染的大型球磨機襯板材料，取代目前廣泛使用的普通鋼鐵耐磨材料，具有重要的意義，富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設備。
1、襯板成分設計
    襯板化學成分見表l，成分設計理由如下。
    煉鋼過程中使用的脫氧劑帶人的硅的殘存含量具有強化基體的合金化作用，使屈服強度提高。硅降低碳在奧氏體中的溶解度，促使碳化物沿晶析出，降低鋼的韌性和耐磨性；錳在一定條件下能推遲高溫亞共析鐵索體轉變，使形成貝氏體組織的臨界冷卻速度減小，提高貝氏體形成的能力；鉻有固溶強化、提高鋼的淬透性、增加鋼的抗回火穩(wěn)定等作用，隨其在鋼中含量的增加，可能形成(Fe，Cr)3C、(Fe，Cr)，C3、(Fe，Cr)uC。等多種碳化物。鉻在奧氏體中溶解度很大，強化奧氏體但不降低韌性。鉻在回火時阻止或延緩碳化物的析出與積聚，使其保持分散，有利于提高強度和硬度，且性能穩(wěn)定n；在鋼中加入微量鈦，可以明顯細化鑄鋼晶粒，減少枝晶偏析，提高鋼的強度和韌性。主要原因是鈦與鑄鋼中的N、C形成高熔點化合物Ti(C，N)，這種化合物有助于鑄鋼的晶粒細化，使枝晶間和枝晶內(nèi)的碳和合金元素分布均勻-5]。鈣的脫氧能力很強，還對鑄鋼中夾雜物具有顯著變質作用，加入適量鈣可將鑄鋼中的長條狀硫化物夾雜轉變?yōu)榍驙畹腃aS或(Ca，Mn)S夾雜，降低鑄鋼脆性和提高鑄鋼鑄造時抗熱裂性；硼作為微量元素加入鋼中，能顯著提高鋼的淬透性n，添加0. 001%B對提高鋼淬透性的效果就相當于添加2% Ni和0.2%Mor7_；含鉀、鈉元素的變質劑處理有色金屬已被廣泛應用，用于黑色金屬變質赴理不多見。鉀、鈉變質劑處理白口鐵，可改善碳化物形態(tài)和分布、提高鑄鐵韌性及耐磨。鉀、鈉加入鋼中可降低鋼的初晶結晶溫度，合金的結晶過冷度增大，形核率增加，初生晶奧氏體晶核增多，初晶奧氏體細化，共晶反應時殘留鋼液相互被隔開，導致共晶組織的細化；稀土加入鋼中具有脫硫、除氣的作用，根據(jù)稀土夾雜物生成的熱力學條件和應用實踐，稀土元素與氧和硫的親和力顯著大于錳和鋁等，稀土元素容易與氧、硫發(fā)生共晶反應，生成小球狀的RE：0，S、REzS等稀土夾雜物，改善中高碳多元低合金鋼沿晶界產(chǎn)生的脆性斷裂。稀士是表面活性元素，可以增大結晶核心產(chǎn)生速度，晶粒的細化，有利于提高鋼的塑韌性。
2  大型球磨機襯板的制造和應用
2.1襯板的熔煉和鑄造
    在1.5 t酸性中頻無芯感應電爐中冶煉。熱爐裝料，硅鐵、錳鐵和鉻鐵隨料裝入。爐前調整成分合格后
將溫度升至1 600～1 650℃，加鋁脫氧后出爐。鉀、鈉、鈣的變質劑、鈦鐵、硼鐵和稀土合金破碎至粒度小于50 mm，經(jīng)烘干后用包內(nèi)沖人法進行復合變質處理。為了提高鋼液純凈度，開發(fā)了鋼包底部安裝透氣磚吹氬技術，通過陶瓷透氣磚向鋼液中吹人氬氣，攪動除氣、除渣，減少氣體和夾雜物含量。吹氬后鋼液中夾雜物明顯減少，有利于改善鋼的強韌性。
    鋼液處理好后，采用底注法澆入水玻璃砂型，澆注溫度為1 480—1550℃，澆注5～10 min后，點冒口1～2次。澆注完10}1，當鑄件表面溫度不超過600℃時，開箱脫模，清理澆冒口。
2.2襯板的淬火和回火處理
    低合金鋼鑄造組織粗大，存在著嚴重的枝晶偏析，影響材料的韌性和強度，必須通過熱處理來改善組織狀況。低合金鋼鑄態(tài)易獲得魏氏組織，常規(guī)熱處理難以消除遺傳性。消除或改善組織遺傳性的有鐵素體低溫再結晶及奧氏體高溫再結晶機制。提高奧氏體化溫度的實質是利用高溫奧氏體自發(fā)再結晶，隨著奧氏體化溫度提高，珠光體鐵索體向奧氏體發(fā)生轉變，產(chǎn)生體積變化，形成組織應力，加上熱應力，使奧氏體內(nèi)硬化，在一定的溫度下發(fā)生再結晶，形成細小的、位向不同的新晶粒。襯板的奧氏體化溫度為980—1 000℃，保溫時間2h，淬入油池，當襯板表面溫度低于300℃時，入爐回火，溫度320～360℃，保溫2～4 h。組織見圖l，由回火馬氏體十殘留奧氏體組成。
2.3襯板的性能和應用
    用線切割機在襯板本體上切取試樣，檢測襯板的強度、韌性和硬度。試樣∮10 mm×130 mm。沖擊韌性試驗在擺錘式?jīng)_擊試驗機上進行。有預制裂紋的試樣在MTS New810試驗機測斷裂韌性。試驗結果見表2，新開發(fā)的襯板材料具有良好的強韌性和高硬度，是一種性能優(yōu)良的耐磨材質。新開發(fā)的襯板材質在金礦、鉬礦和鐵礦磨機上裝機運行試驗，磨機規(guī)格有∮1.5 m、∮2.1 m和04.5 m3類。使用中從未出現(xiàn)剝落和斷裂，壽命與高鉻鑄鐵和鎳硬鑄鐵襯板相當，成本約5000元／t，比高鉻鑄鐵和鎳硬鑄鐵襯板低50%以上，使用壽命比高錳鋼襯板提高1倍以上，價格比高錳鋼降低15%以上。
3結論
    針對球磨機襯板的使用要求，開發(fā)了耐磨襯板新材質，其成分"為：0.4%～0.7%C，0.8%～1.2%Si，0. 8%～1. 5% Mn，1.0%—1.5% Cr，加入微量Ti、Ca、B、Y、K和Na;襯板材料經(jīng)油淬和中溫回火后，硬度大于55 HRC，抗拉強度大于1 300 MPa，沖擊韌性大于25 J／cm2，斷裂韌性大于40 MPa·m1/2；新材質襯板在∮4.5 m的大型球磨機上應用，安全可靠，使用壽命比高錳鋼襯板提高1倍以上，價格比高錳鋼降低15%以上。