中国专利（ZL99248914.8）无受力螺栓组合自固型球磨机衬板 通用技术说明书一

     高锰钢衬板ZGMn13早期失效原因分析

               华电集团卡勒米特抗磨工程研究所    (徐州  221008)

摘要1、

认真分析了解高锰钢衬板被市场淘汰的原因，是研究开发新产品的基础，只有清晰的认识到现有产品在使用发展中的瓶颈，才可以在新产品新工艺中进行拓展新思路，采取新结构，所以我们在研究新新型结构衬板和工艺之前有必要认真分析原衬板实效的表面和实质的原因

摘要2、

国内各个行业的ZGMn13球磨机衬板消耗量之大是众所周知的，不仅是因为该产品的使用磨机的数量多，更是也是因为高锰钢独特的机械性能和近百年的发明历史而为国内众多的耐磨材料同行津津乐道。

传统衬板的磨损方式，通常分为凿削磨损，冲击磨损、滑动磨损、剥落磨损，常规发现高锰钢衬板的的实效方式为鼓包即衬板反拱变形、变形、剪切筒体螺栓而造成失效变形，

特别是鼓包和扭曲是最为明显的失效现象，根据笔者的统计就江苏省和山东省的烟台发电厂、黄岛发电厂、济南钢铁厂、徐州发电厂、北京国华电厂等三十多家发电厂的衬板使用情况调查，磨机包括DTM350/600、DTM250/390、DTM287/470、DTM380/700这种磨损失效情况占被统计磨机失效的27%。

同时调查中还发现，部分衬板的拧紧契和端板螺栓在磨机运行一年左右时间存在螺钉逐渐断掉的情况

调查中还发现随着与衬板配合使用的钢球硬度的不同，对衬板的实用性能也存在不同程度的影响

摘要3、

高锰钢失效原因摩擦介质原因分析

3、1高锰钢使用前的组织状态是奥氏体，其屈服强度低而延伸率较高。按照冶金工业部的规定其在常温下＆s为300Mpa，＆5则不小于20%，根据国内的一些学术文章分析，在摄氏200C以上的温度环境中＆s还要下降，而＆5则上升，球磨机的管道热风温度在280C以上，风煤混合后的温度也在200C左右，因此较小的作用离即可造成衬板较大的塑性变形。

3、2在金属材料学中，金属材料的硬度越高其强度值和弹性模量也就越大，刚性越强，相反其变形纯力也就越小，当球与高韧性的衬板之间发生撞击、滚动、滑动时，大部分能量传递给了衬板，从而使衬板发生变形，可以通过实验来证明此观点，用同样材质作成大小和质量相同而硬度不同的两个钢球，从同一个高度跌落在同一钢板上，如果钢板的硬度高，根据刚体碰撞原理，则硬度高的球反弹就高，硬度低的钢球反弹就低，反弹低说明钢板发生了较大的变形，钢板硬度低则硬度高的钢球砸在钢板上的坑大而深，即球的能量被钢板吸收转变为钢板的变形吸收能量。而硬度低的球使钢板的变形能量就小，因为有一部分能量被钢球吸收。

3、3由于以上两个方面的原因造成了高锰钢衬板的早期失效，变形越快则失效的时间也就越快。事实也正是如此验证。

摘要4。

高锰钢失效原因基体组织分析

高锰钢的生产制造模式为经过配料、熔炼、浇注，通过水韧处理的方式获得全奥氏体的基体组织，发挥耐磨作用的原理是在钢球的冲击里作用下，接受钢球传递的能量，表面冷作硬化，或者说是在钢球的作用下，表面奥氏体转变成表面马氏体，硬度从布氏硬度HB229左右，转变为洛氏硬度的HRc42左右，进而发挥他的耐磨作用，但是在实践的过程中，通过研究发现，从钢求磨煤机拆卸下来的衬板在经过几年后的运转并没有获得想象的大量表面马氏体组织，这一点通过金相显微镜可以直接观察到，只可以获得的27%-49%左右的使用效果，这说明这种技术设计有先天的设计缺陷。

高锰钢并不是最佳的抗磨材料制造产品。

摘要4。

 根据摘要3的分析，我们通过深入的研究还发现，高锰在经过由奥氏体向马氏体转变的过程中，由于两种基体组织的分子结构组成方式不同，体积发生明显的变化，出现了体积膨胀的现象，这正是高锰钢衬板体积延展的内在原因，通过研究发现，延伸率β约为1.8%。

以DTM350/600的磨机为例，磨机的筒体周长为结合延伸率，计算周长延伸量为：

Π ×D ×β=3.１４×1821 ×2×1.8%  = 205.84mm   

   球磨机筒体的通常是由20~~40的钢板卷接而成，经过预应力塑性变形，延展空间很小，几乎可以忽略不记，因此衬板如此大的变形量，无处可以消化，加之衬板的安装原理是采用拧紧西契安装，无法预留延展空间，因此随着微观应力的不断加大，和延展尺寸的不断增加，必然会造成衬板的反拱变形即鼓包或者沿着筒体方向将螺栓剪切断，从而造成衬板脱落或者说失效。

新型衬板的设计正是在充分研究上述衬板缺陷的基础上进行设计、材质、安装、工艺改进并进行技术创新的。