大型高速球磨机衬板结构改造

马峰

（攀钢集团工程技术有限公司修建分公司，四川 攀枝花 617000）

攀西大裂谷蕴藏着全国52%的钒，是我国最主要的钒钛资源储藏基地。攀钢作为最早从事钒资源开发的企业，对钒资源的综合利用取得了较快发展，已成长为中国第一大、世界第二大钒制品企业。

在钒制品的生产线中大型高速球磨机以24转/分进行旋转来研磨提钒钢渣，研磨的目数约为100μm，该设备主要由筒体、衬板、液压站、开齿、减速机等组成，其筒体直径2．2米，长度6．5米，设备净重约50t。自该设备投产以来球磨机进料端衬板及固定螺栓故障频发，球磨机的生产能力始终无法得到有效的提升，严重制约着生产。通过对球磨机现场工况和运行特性的分析，结合多年检修的经验，针对性提出了球磨机衬板结构的改造方案。

1 球磨机衬板及螺栓的故障及原因分析

球磨机进料端衬板为扇形衬板（详见图1），圆弧段长度为500mm，圆心端长度为220mm，半径为570mm，厚度为60mm，重约80kg，共计14块，固定的方式一是靠本体上的两颗沉头带榫螺栓固定，主要作用是用来固定端衬板，保证衬板不变形移位，其长度分别M30×215和M30×305，二是靠相邻衬板相互之间的支撑，三是靠筒体上的筒体衬板进行压住。球磨机进料端衬板在生产工艺的作用是保护球磨机的筒体在生产中，不被筒体内的钢球砸坏筒体（钢球用于对提钒钢渣的研磨，其直径Ф80～100mm，数量较多，重约10t）。每月球磨机进料端衬板频繁出现变形、移位甚至脱落的故障，在恢复衬板或者更换衬板时，如果需要移动其中一块衬板，基本上需要移动14块端衬板及压住端衬板的数块筒体衬板。球磨机的筒体直径内的实际检修高度约1．1米，人基本是蹲在地上作业，加上端衬板重约80kg，检修时的温度基本在70℃，同时筒体内的灰尘很大，作业环境非常糟糕，工作量非常大，每次对球磨的进料端衬板检修时基本需要8个人连续作业72小时方能完成，更换难度很大。

球磨的进料端14块端衬板共计有28颗螺栓，沉头端固定住衬板，另一端固定在球磨机筒体外部，每月球磨机端头衬板螺栓都会出现变形弯曲甚至断裂的故障，更换该螺栓必须进入球磨机筒体内部，该螺栓损坏的次数很频繁，大约每1月就得更换一次，每次4人，约24小时更换完，检修时的温度基本在70℃，同时筒体内的灰尘很大，作业环境恶劣。

根据球磨机现场故障分析，造成衬板和螺栓损坏的根本原因，是衬板与筒体之间的隔热层存在大约深570mm，宽150mm的环形间隙（详见图2），球磨机在运作过程中，钒渣和钢球大量进入隔热层中挤压衬板，导致衬板变形移位甚至损坏。

通过资料的查询，发现原本设计时此处是用一块直径Ф1000mm、宽约180mm的钢材对衬板进行了覆盖，但使用周期非常短，数月就完全磨损，如果继续采用此方式，一是焊接量大，二是没有从根本上解决问题。

表1 大型高速球磨机衬板结构改造前后的对比表

图1 球磨机进料端衬板

图2 球磨机隔热层环形间隙

2 改造方案

通过对球磨机的生产工艺和设备工况进行分析，结合多年检修经验，决定从设备本体的结构方面进行研究，提出设备结构的优化方案，从而达到降低球磨机进料端衬板变形移位的故障频次。

针对端衬板移位和变形的故障，决定设计一种新的衬板来代替这种衬板。首先衬板的尺寸不变，在圆心段增加一块宽200mm、长148mm、厚度60mm的延伸段（详见图3、图4），当14块衬板的安装完毕后，就在衬板和筒体之间形成了密封的腔体，使钢球及返渣无法进入此腔体中，从而避免了球磨机端衬板的变形移位，降低球磨机进料端衬板变形移位的故障频次，达到解决端衬板更换次数多的目的。

图3 设计的新衬板

图4 球磨机原衬板

针对球磨机端衬板螺栓断裂的故障，虽然前面对衬板的结构进行了重新设计，避免了隔热腔进入钒渣及钢球，解决衬板故障的问题，但如果衬板本体出现损坏，钒渣及钢球还是会进入隔热腔内对衬板螺栓进行磨损。为避免此类情况，可在球磨机新型端衬板（图5）的两个螺孔的位置处，各设计一个保护管，其内径略大于螺栓直径为Ф40mm，外径为Ф60mm，长度为100mm和140mm（详见图4球磨机端衬板螺栓保护管），完全可以避免螺栓被钢球和钒渣挤压变形甚至断裂，从而降低球磨机端头衬板螺栓变形断裂的故障频次，达到了解决端衬板螺栓更换次数多的目的。

图5 球磨机E型端衬板

3 改造后效果

可将设计的新型球磨机端衬板（图6）和设计的端衬板上的螺栓保护装置结合在一起，一次性铸造成形，称为球磨机E型端衬板，详见下图5球磨机E型端衬板，图7为原端衬板。

图6 球磨机新型端衬板

图7 原端衬板（I型衬板）

通过表1可知，该衬板的改造获得了很好的效果，为今后在设计和检修的施工及类似的设备研究和开发提供了宝贵的理论依据和试验经验，为今后类似的检修设备提供了新的思路和解决问题的方向。