关键词：磨辊磨盘研磨体耐磨
潞城市卓越水泥有限公司成立于2006年，公司于2009年新建一条4000 t/d熟料的新型干法水泥生产线。熟料线于2011年3月投入运行，水泥粉磨于8月开始生产，项目配套的CRM4622矿渣立磨于12年3月投产。公司现已发展成为年设计产能300万t水泥的科技型民营企业。公司尽管由立窑企业转型运营新型干法水泥企业，由于管理理念科学适用，生产线投运以来，运营成效有目共睹，设备完好运转率高，产品质量稳定。设备管理涉及耐磨材料的使用，本文就公司耐磨材料的使用经验进行总结介绍。
我公司生产过程中，生料采用四组分配料，各原料均采用定量给料机进行计量配料，石灰石、钢渣、粉煤灰和砂岩等混合后，由皮带输送机运入立式生料磨进行粉磨。石灰石破碎采用PCF2022单段锤式破碎机，单机能力700～800 t/h。生料粉磨采用CRM4004立式磨，台时设计产量为≥260t/h。烧成系统采用行业内先进的五级预热器、窑外分解系统和第三代高效充气梁篦式冷却机，配套Φ4.3m×62m回转窑。水泥粉磨采用两套“辊压机+V型选粉机+动态选粉机+管磨机”组成的联合粉磨系统。辊压机型号CDGΦ1 700mm×1 100mm，管磨机规格Φ3.8m ×13m，磨机采用双滑履轴承支撑。生产线采用DCS集散型中央控制系统，生产过程由中央控制室负责进行设备的正常运行、监控以及工艺参数的调整。
我公司生料采用石灰石、砂岩、钢渣、粉煤灰等四组分进行配料，生料制备采用CRM4004立磨，设计产量为≥260 t/h，细度12%。考虑到当地的石灰石、砂岩及钢渣易磨性较差等因素，设计时就将生料立磨的主电机功率由2 500 kW调整为2 800kW。
系统投运之初，原材料控制粒度≤80 mm，立磨产量只能维持240 t/h，生料成品细度为R0.08≤22% ，R0.045≤1.8% ，系统产量低、电耗高，生料煅烧也不太理想。结合“多破少磨”的原理，公司投入破碎设备对砂岩、钢渣进行预破碎。破碎后砂岩粒度降低为≤20mm（80% ），钢渣粒度由60mm降低为1mm（80% ）。控制同样的成品细度，生料产量提高到275 t/h，电耗节约4kW h/t（生料）。
生料立磨磨盘和磨辊均采用ZYS的在线堆焊耐磨材料，磨辊及磨盘的堆焊对立磨的产量有直接的影响，刚堆焊完成的磨盘和磨辊，可以提高设备产量约15% ，立磨产量最高可达300 t/h。仅堆焊磨辊，立磨产量可提高10%。堆焊一次磨辊，使用寿命为3个月；堆焊一次磨盘，使用寿命约为6个月。堆焊一次磨盘和磨辊，费用约为20万元。
在线堆焊的质量与现场的堆焊操作有很大的关系，堆焊时温度控制要均衡，磨辊转动的线速度要低，堆焊的每层厚度要合适。否则投入使用时，刚堆焊的表面会出现掉块、脱落等现象，特别是磨辊的大头处容易出现质量问题。
我公司工艺线配套了一条年产60万t的矿渣微粉生产线。矿渣微粉与出磨水泥进行计量勾兑后成为成品水泥。矿渣微粉采用CRM4622的立磨进行粉磨，产品比表面积控制在440m2/kg，产量为80～90 t/h。入磨矿渣的水分及矿渣存放时间的长短等均对磨机的产量有影响。心的回音，说明堆焊层与基层已经脱离，见图1。
磨辊使用不到两个月，耐磨材料也出现了质量问题，大头处出现严重磨损，见图2。
对设备进行在线修复，运行1月后，磨辊出现了严重的掉块、剥落现象，见图3。
从设备使用情况来看，我公司的生料立磨和矿渣立磨均采购来自同一厂家，但设备外协堆焊厂家是由不同的两家来完成的。由于两家的堆焊技术、材料等差异，使用情况也就出现了两种截然不同的结果。
矿渣立磨的辊套采用新型复合辊面，免堆焊（离心铸造），内层采用ZG20SiMn，外层采用低铬工具铸钢；辊套厚度为低铬工具铸钢层50～70mm；辊套的表面硬度为HRC60～65。衬板采用新型复合材料，免堆焊（复合铸造），内层采用ZG20SiMn，外层采用高铬钢铸造；耐磨外层厚度为50～60mm；表面硬度为HRC60～65。
厂家对产品承诺：磨辊及衬板正常使用≥7000h，具体使用尚需生产验证。更换磨辊及衬板材料费约150万元。
4.1煤粉制备
我公司煤粉制备采用Φ3.4m ×（2.5+6.5）m球磨机进行加工，煤粉细度控制R0.08≤2.0% ，产量为30 t/h。煤磨Ⅰ仓为烘干仓，Ⅱ仓加装高铬钢球，Ⅲ仓装载的是普通铸段；隔仓板为高铬材质篦板。
设备在使用之初，考虑原煤的易磨性较好，同时考虑成本因素，Ⅲ仓装载的就是普通铸段。运行一年后，铸段的段径变化较大，磨损后的小段易堵篦缝，影响正常生产。通过统计计算，普通铸段的磨耗实际要达到60 g/t以上。可见普通铸段耐磨性较差，磨耗偏高。
隔仓板为高铬材质的篦板投入使用后不久，篦板表面磨损并不严重，但会出现炸裂纹或断裂现象，更换其他厂家的高铬篦板，仍会出现类似现象。
篦板加工厂家提供的篦板材质的主要化学成分为铸铁及铬、钼、钨、镍、硅、稀土等（油淬）多种贵金属，硬度为HRC45～50，冲击韧性约20J/cm2，正常磨损使用寿命≥2年。
考虑高铬篦板硬度高，但韧性会稍差，同时结合煤磨磨内要通热风、磨机时开时停，磨内温度变化太大的特点，公司将隔仓板材质改为中铬合金篦板。运行一年，中铬合金篦板的耐磨完全能满足要求，同时因材质硬度稍降，提高了篦板的韧性，炸裂纹或断裂等现象就没有再发生。
4.2水泥粉磨
我公司水泥生产采用熟料、矿渣、炉渣、石灰石、粉煤灰、石膏等进行配料。系统设计为辊压机+V选+动态选粉机为磨前闭路、配套Φ3.8m×13m磨机开路的工艺进行水泥粉磨。磨制32.5级水泥，系统产量可到185 t/h；磨制42.5级水泥，系统产量可到160t/h。粉磨系统（含烘干）电耗可控制在30kWh/t。
我公司水泥磨中的研磨体均采用高铬球段，研磨体的化学成分见表1。
研磨体的质量标准：Cr含量≥10% ，HRC≥60；钢球、钢段破损率小于0.5% ，吨水泥消耗钢球（段）≤15g/仓；矿渣用量每增加10个点，磨耗增加10g/仓；其它按JC/T533-2004国家标准执行。
通过一年的运行，两家公司提供的研磨体质量表现都比较好。高铬研磨体的磨耗很低，球径的变化很小，实际生产水泥的磨耗只有20g/t左右。
水泥生产过程中机械设备受磨损的地方较多，我公司经过长期生产实践，借助全厂员工的智慧，自行开发使用了众多抗磨损设计，现介绍几种抗磨损设计。
5.1料垫原理的应用
5.2耐磨陶瓷涂料的运用
5.3陶瓷不适宜温度变化大的地方
公司的煤磨与烧成系统窑头的连接管道上安装了一层陶瓷网管，用于减轻煤粉对管道的磨蚀，但生产发现该种材料易发生断裂。该种材料是陶瓷材料，陶瓷是多晶结构，各种晶体的膨胀率不一样，温度变化剧烈时由于热胀冷缩，晶体之间产生裂缝而导致陶瓷断裂。煤磨与烧成系统窑头的联接管道温度变化较大，增加了该处陶瓷网管断裂的风险，而粉煤灰储仓上端90°弯曲处的陶瓷网管就不存在这种风险。
5.4 钢渣预处理工艺的实施
材料的耐磨性与生产工艺及物料特性密切相关。我公司采用钢渣代替铁矿石作为铁质校正料，但钢渣中由于含有单质铁易磨性较差，生料粉磨时对磨辊损害较严重。磨辊磨损后，生料磨产量下降较大，低产时仅为240t/h。为了减轻钢渣对生料立磨的不利影响，我公司研究开发了钢渣预处理工艺，主要技术思路是将钢渣与其它原料分开，独立破碎和粗粉磨，工艺过程中对钢渣进行多次选铁、除渣，尽可能除去钢渣中的难磨矿物。采用该工艺后，生料磨产量上升到290t/h，生料立磨磨辊的磨损周期也得到延长。从这个例子可以看出，研究耐磨技术不能局限于耐磨材料的使用和机械设备的改造，也要对水泥生产工艺和当地原材料特性进行研究，开发出一套最适合本厂实际情况的生产工艺。
我公司因矿渣立磨磨辊及磨盘的堆焊质量问题，严重影响了设备的正常运行，设备运转率<60% ，年设计能力为60万t，实际才生产了35万t矿粉。另行采购了一套矿渣立磨的磨盘衬板和磨辊辊套，配件费用就近150万元，间接损失更大。
我公司“钢渣预处理工艺”的研究开发共投入资金200万元。生料系统产量提高后，电耗下降了4kWh/t，常年运行的节约效益非常明显。
其他耐磨材料和抗磨技术的资金投入种类繁多，不再一一统计。
根据我公司耐磨材料和抗磨损技术的应用情况，我们提出以下观点：
（1）钢渣取代铁矿石做铁质校正料是未来的趋势，但是生料立磨的耐磨材料对钢渣的适应性不好，如何提高耐磨材料的质量，以降低钢渣对磨辊及磨盘的损害，是生料立磨抗磨损技术研究的重点。
（2）立磨磨制矿粉及水泥是水泥行业发展的趋势，如何改善耐磨材料的性能，延长材料使用寿命，降低耐磨材料磨损后对产量的影响，这将是立磨发展的技术研究重点。
（3）水泥的生产工艺对耐磨材料和抗磨技术的影响至关重要，但这一点还没引起耐磨材料生产厂家的重视。加强水泥企业和耐磨材料厂家的密切沟通，建立合作机制，使耐磨材料生产厂家能根据水泥企业特点和工艺需求提供耐磨材料。
（4）耐磨材料的选择直接关系到设备的运转率及生产成本，不能因小失大，往往廉价低质的耐磨材料会造成设备运转率的下降及生产成本的大幅增加。
（5） 使用某种耐磨材料之前应对材料的环境使用性进行调研，因为材料的测试环境和实际使用环境情况不一样，不能盲目相信材料的书面性能指标。
（6）与水泥企业相关的耐磨材料开发应用不能局限于传统的金属材料，有些陶瓷材料和复合材料的耐磨性和使用性远超金属材料，今后应该多关注这类材料的信息。
作者：李春
作者单位：潞城市卓越水泥有限公司
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