钢衬板失效机制为犁沟磨损与脆性剥落。防止高铬铸钢衬板失效应选择合适的基体组织，提高冲击韧性，以减少凹坑与裂纹的形成。+ 32球磨机是对物料进行粉碎的关键设备。它广泛应用于硅酸盐制品，如，新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑有色金属选矿以及玻璃陶瓷等生产行业，主要用于对各种矿石和其他可磨性物料进行干式或湿式粉磨。球磨机衬板是球磨机筒体和进出料端盖的保护板，其工作条件极为恶劣，要承受磨球、物料的冲击和磨损。据统计，因球磨机衬板磨损而被迫停机的时间占总停机时间的50% 55% .随着物料粉磨技术的快速发展，球磨机趋于大型化，对衬板材料的性能也提出了更高的要求。由于高铬铸钢是一类既耐磨又耐蚀的材料，因而，高铬铸钢衬板被大量采用，但是这种铸钢中的碳化物多以连续的、较大的网状分布，脆性较大，容易造成高铬铸钢衬板韧性不足，在使用过程中容易出现开裂问题，进而使球磨机的高铬铸钢衬板失效，因此，正确选择球磨机的衬板材料，防止衬板失效，提高衬板的使用寿命，有十分重要的意义。
1.高铬铸钢衬板试验数据试验用高铬铸钢衬板被分别安装在2. 2 6. 5 m水泥磨及2. 4 13 m水泥磨的第一仓。为进行工业性能对比试验，同时安装了部分高锰钢衬板。
2.高铬铸钢衬板失效特征分析高铬铸钢衬板失效形式有：磨损、裂纹、断裂或破碎。在正常的情况下，衬板的主要失效形式是磨损。造成衬板断裂的原因很多，就高铬铸钢衬板来说有以下几个方面：材质选择不当，冶炼、铸造、热处理工艺控制不当，衬板质量不好，衬板形状结构设计不合理，安装时衬板与磨机筒体不吻合，衬板紧固螺钉与螺钉孔安装不合适，衬板紧固螺钉力矩过大或过小，磨机运转时磨球空砸衬板，安装时有开裂衬板未换下，运转时开裂衬板掉下砸坏其他衬板。
注：高锰钢衬板消耗量是指磨损至不能使用时，衬板原重量与生产水泥总重量的百分比；高铬铸钢衬板消耗量则指被磨去20% （报废）时，原重量占生产水泥总重量的百分比。
在本试验中衬板有开裂现象，经对化学成分、力学性能、金相组织及制造工艺方面进行检查，认为造成开裂原因如下：
（ 1）衬板结构不合理。阶梯衬板块大而薄，小端仅20 mm，太薄，经计算知衬板的厚度至少需40 mm.波形衬板的紧固螺钉孔在波峰处，衬板在提升磨球与物料时，孔部沿运动方向承受拉应力而产生裂纹。不仅高铬衬板孔部产生裂纹，同仓试验的高锰钢衬板孔部也产生了裂纹。
（ 2）高铬铸钢衬板安装与球磨机筒体吻合度低，由于没有严格执行安装工艺，致使衬板由于架空被击裂。因此，应在高铬铸钢衬板与球磨机筒体间添加2 mm橡胶石棉板衬垫，以保证接触良好。
（ 3）磨球空砸衬板。如果采用碳素钢球，则磨球磨耗大，约30 40天需甩球一次，且涮磨时间长，入球与甩球时磨球均空砸衬板，致使高铬衬板开裂。如果采用高铬磨球，则磨球磨耗小，约两年甩球一次，平时只需添加少量大球，这样磨球空砸衬板的机会较少。因此，使用高铬铸钢衬板必须同时使用高铬磨球。只有保持磨损副的匹配才能防止高铬衬板被击裂。
3磨损表面微观形貌及磨损机制
3. 1磨损表面微观形貌在扫描电镜下观察高铬衬板磨损表层下的金相组织，发现有3种典型形貌：
（ 1）犁沟。犁沟宽而浅，且不连续，是由于低应力划伤形成的。
（ 2）凹坑。凹坑是由于碳化物脱落与基体碎裂形成的，呈各种形状，许多小凹坑可以连接成大凹坑。
（ 3）裂纹。在舌状凹坑的周围形成径向裂纹，在凹坑的底部产生二次裂纹，许多凹坑的裂纹连接在一起形成大裂纹。
3. 2磨损机制球磨机的合适转速为n = 32D/ 2 r/ min（ D为磨机筒体有效直径） .运转时，磨球和物料受离心力及衬板的带球作用被提升到一定高度，然后以抛物线轨迹呈瀑布状落下。衬板在工作时周期性地承受磨球与物料的高应力冲击和低应力划伤的综合作用。衬板的磨损（齿轮磨损功率失误运算探讨）机制有2种：
（ 1）犁沟磨损。衬板在磨球及物料的低应力划伤作用下产生犁沟。由于高铬铸钢基体组织是强硬的隐针马氏体，因此，犁沟浅而宽，并且由于在隐针马氏体基体上分布着大量的共晶及二次碳化物，造成犁沟受阻而间断或改变方向，形成了不连续的犁沟。
（ 2）脆性剥落。高铬衬板组织是隐针马氏体+共晶碳化物+二次碳化物+残余奥氏体。在磨球与物料的高应力冲击作用下，衬板中的碳化物周围产生显微裂纹，在高应力的重复冲击作用下，显微裂纹不断扩展，在碳化物周围形成径向裂纹与层状裂纹，在碳化物底部产生二次裂纹。裂纹的扩展使碳化物松动、剥落而产生凹坑。当径向裂纹与层状裂纹向前扩展相交时，基体被包割部分碎裂、剥落产生凹坑。小凹坑相连形成大凹坑，大凹坑内的小裂纹连接成大裂纹。 2. 2 m及2. 4 m球磨机第一仓筒体衬板的磨损主要是犁沟磨损与脆性剥落。衬板承受的冲击功为
式中， U为轴向衬板单位截面所受冲击功（ J/） ； K为集中载荷系数，一般取2； N为衬板上可同时排落冲击的研磨体个数； G为最大研磨体重量（ kg） ； H为研磨体最大降落高度（ m） ； F为每块衬板的轴向截面积（ cm） ； R为研磨体中心回转半径
为研磨体在脱离点抛出的初速度（ m/ s） .
由此可见，衬板的载荷类型属于多次重复冲击能量，冲击功与磨机直径及衬板轴向长度上同时排落的磨球数成正比，与衬板的厚度成反比。大球磨机中衬板承受的冲击功较大。当衬板承受冲击功较大时，磨损机制以脆性剥落为主；当冲击功较小时，则以犁沟磨损为主。与试验结果一致。
4.结论
（ 1）高铬衬板是球磨机主要磨损件之一。在正常情况下，磨损是高铬衬板失效的主要形式。
（ 2）根据对衬板的工艺条件以及微观形貌的分析，高铬衬板磨损表面的主要特征是犁沟、凹坑与裂纹。高铬衬板磨损机制为犁沟磨损与脆性剥落。高铬衬板承受的冲击功较大时，磨损以脆性剥落为主；承受的冲击功较小时，磨损以犁沟为主。
（ 3）要提高高铬衬板的使用寿命，就要选择合适的基体组织，使材料获得优良的力学性能，特别是要提高冲击韧性，以减少凹坑与裂纹的形成，增强抵抗脆性剥落的能力，减少磨损。
（ 4）实际磨损试验表明，球磨机采用高铬铸钢材料比高锰钢材料使用寿命更长，高铬铸钢衬板可以取代高锰钢衬板。
扩展阅读：齿轮磨损功率失误运算探讨 http://www.chilun.org/ypnew_view.asp?id=2944
