本文分析總結(jié)了一些用于立磨的耐磨材料的性能和結(jié)構(gòu)形式。對于不同部位的零部件，在選用耐磨材料時，首先是要有足夠的硬度；但對于立磨磨輥和磨盤襯板等，由于工作中需要對其施加很大的力，因此對材料的強(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，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)熱處理后成為韌性奧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)時易使母體金屬開裂。因此，在實(shí)際選用材料時宜折中，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，同時使輥套具有一定的抗沖擊能力。

　　2.德國伯力鳩斯公司（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，輥套壽命可達(dá)10000h；磨礦渣時，輥套壽命在6000h以上。

　　3.德國非凡（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)�，其表層磨損后可修補(bǔ)焊接。

　　4.日本神戶制鋼（UBE）研究的OK磨，將輥套和襯板設(shè)計成球形弧瓣狀。粉磨熟料或礦渣時，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，所以工作環(huán)境十分惡劣。其采用鎳硬Ⅳ、陶瓷質(zhì)材料，對降低噴射磨損很有效，但對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，粉磨礦渣時以選用UP-PLATE板為最佳。

　　4.選粉機(jī)轉(zhuǎn)子葉片相對于運(yùn)動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板為最佳。

　　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，對硬面的特性完全沒有影響，此裂縫并不會擴(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)硬度時不能僅測試硬面層的表面，須同時測試內(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，須作特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計。

　　綜上所述，耐磨材料的性能一直是制約立磨應(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、延長壽命的方法，同時也出現(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立磨的發(fā)展和應(yīng)用。在此，筆者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，以獲得更高的性價比。