摘要：

選粉機機件的磨損和防磨損是一個矛盾體，掌握常用耐磨材料各自的特點，再根據不同部位的磨損性質和工作條件，有針對性地選擇適宜的耐磨材料和防磨方法，才能有效提高選粉機的綜合抗磨損能力，從而提高設備的整體壽命的可靠性。

引言

金屬磨損，絕大多數從表面開始，因而采用表面防護措施控制和延緩表面的***，成為解決磨損問題的有效方法，促使各種表面防磨工程技術和耐磨材料應運而生。

作為粉體分選設備之一，選粉機從誕生起，就始終在面對磨損的考驗。由于它所處理的物料是各種粒度、硬度不一的顆粒狀和粉狀體，這些物料在選粉機內部運動，與各部分的機體不停地形成摩擦、沖刷、撞擊機體磨損在所難免。這里面既有粗顆粒物料滑動造成的磨粒磨損，也有由高濃度含塵氣流高速沖刷造成的風蝕磨損。據統計，在選粉機失效的機械零部件中約有86.3%屬于金屬磨損所造成的直接或間接后果。金屬磨損會造成設備運轉效率降低、工件更換或維修頻繁、能耗增加等。在如此***的工作環境下，如何選用適宜的耐磨材料和抗磨方式，有效提高選粉機的抗磨損能力，從而提高設備壽命和可靠性，始終是選粉機技術走向成熟的主要發展方向之一。

1、常用耐磨材料

在幾十年的發展進程中，耐磨材料的研究創新從未停止過，市場上不斷出現各種高技術含量、高性能耐磨材料，選粉機上曾采用和正采用的耐磨材料和抗磨方式主要有以下幾種：

1.1 料墊

這應該是在專門的耐磨材料之前就已投入應用的古老的抗磨方式了。基本原理是利用擋料板或料箱等構造，設法在需保護的部位形成一定厚度的物料墊層，這樣在后續的使用過程中，這層物料就代替機件承受來自其他物料的沖刷和摩擦，并能在磨損或脫落后自然得到修補更新。這樣的方式不僅耐磨效果可靠、壽命長、成本低廉，而且在用于沖擊較大的大粒度物料時還具有其他耐磨材料所不具備的優點——利用物料互相碰撞、壓縮空隙的緩沖效應來吸收沖擊能量，在防磨的同時吸收對機件的沖擊力，減小了噪音。因此，這種簡單有效的抗磨方式***今仍廣泛應用，尤其是沖擊較大的塊狀物料。不過由于需要形成和保持穩定的料墊才能起到應有的作用，它不適合用于運動部件或是流動性太好的細粉物料。

1.2鑄石

鑄石屬于非金屬耐磨材料，在早期的粗粉分離器以及離心式選粉機等靜態選粉機上得到了大量應用，成本較低且易于采購。但由于其自身的物理特性：厚度較厚，重量太重，韌性低，耐沖擊性能差，易突發內應力***事故，對于弧面、錐面等異形面也難以成形。鑄石襯板多數是采用水泥砂漿或粘膠劑粘貼在機殼內，由于韌性差，運輸或吊裝過程中機殼的輕***形或是在運行中的振動都很容易導致脫落或碎裂，并且由于不能現場切割和焊接，安裝和維修都不方便。現在鑄石襯板主要用于風管、靜態選粉機等沖擊震動小、耐磨要求不是很高的位置。

1.3錳鋼板

這也是一種應用很廣泛的耐磨材料，主要以較高含量的錳元素來獲得較高的硬度以實現耐磨，常用的有16Mn、20  Mn、40 Mn、65 Mn等牌號，16Mn最為常見。由于與普通碳鋼材料性能接近，能方便地進行切割和焊接，安裝和維修難度低。但耐磨性能一般，不能用于***工況。雖然隨著錳含量的提高，耐磨能力有一定增強，但其彎曲和焊接性能卻隨之顯著下降，它們之間始終是一對難解的矛盾。

1.4 耐磨鑄鐵

一般以含碳量在2.4%以上的白口鑄鐵或Mn含量高于 5.5%的中錳抗磨球墨鑄鐵為主，也有高鉻型的鑄鐵。由于含碳量高以及較高的合金含量，硬度值都在HRC38-58之間，有相當不錯的耐磨性能。然而，鑄鐵的固有缺點也無法擺脫，如需制作模具、鑄造費時、不適宜復雜形狀、厚度厚重量重等，而且由于硬度高，切割、彎曲、焊接等性能都很差，無法進行現場加工，韌性差也導致了容易脆裂，因此不適合于形狀復雜、需后續加工以及沖擊較大的場合。

1.5 堆焊（堆焊耐磨復合鋼板）

采用專用的耐磨合金焊條或粉末，用堆焊的方式在鋼材表面形成一層耐磨的合金層。合金層厚度一般為4-10mm，金相組織為過共晶高鉻合金+大量彌散分布的碳化鉻，宏觀硬度HRC50-60。其中碳化鉻的微觀硬度為HV1400-1800，高于沙石中石英的硬度。堆焊處理的材料耐磨性能優異，且保持了母材的各種機械性能，切割、彎曲、打孔等加工性能也很好，但母材稀釋率一般在10%-15%，合金利用率較低，且堆焊過程產生的焊接應力和裂紋仍難以避免，有局部崩裂的情況，堆焊層的厚度均勻性和表面粗糙度控制較難，母材的焊接變形較大，需要大量的后續校形，其應用仍有一定的局限性。現在市場上已出現了采用整張碳素鋼作母材經過堆焊、校平、打磨而生產的各種規格的耐磨復合鋼板，使用較為方便。

1.6 熱噴涂

熱噴涂是利用由燃氣或電弧等***的能量，經噴***將絲（棒）狀或粉末狀噴涂材料加熱到熔化或軟化狀態，并通過高速氣流使其進一步霧化、加速，然后噴射到工件表面形成涂層的一種表面處理方法。用作耐磨涂層時，噴涂材料一般選用碳化鎢（WC）的鎳基自熔合金粉末，形成的保護層硬度可以達到HRC60以上，與堆焊相比，母材稀釋率較低，熱變形也較小。其缺點是成本較高，涂層厚度較薄（0.2-0.8mm），且其噴涂質量和涂層性能受噴涂材料、噴涂方法及相關參數、被噴涂工件表面制備情況以及應用范圍選擇是否得當等因素的影響而有很大的差別，涂層可能產生分層、夾渣、凸起及過燒等缺陷。

1.7 滲碳

全稱為滲碳淬水，這是一種表面熱處理工藝，工作在固體、氣體或液體滲碳介質中進行900-950℃保溫使其表面增碳，然后進行淬火使表面形成針狀回火馬氏體及二次滲碳體，硬度為HRC58-65，而心部組織隨母材不同而呈低碳馬氏體、屈氏體或索氏體等組織，硬度HRC20-45。該工藝能獲得均勻的硬化層，幾乎不受零件形狀復雜程度的***，且具有較高的抗彎疲勞性能。滲碳層深度可以達4-10mm，硬度分布曲線比較平緩，受沖擊時不易剝落，心部材料仍能保持韌性和塑性。但一般僅適用于含碳量為0.15%-0.25%的低碳鋼及低合金鋼，且滲碳層厚度太薄易引起表面疲勞剝落、太厚則不能承受較大的沖擊；由于需要進行淬火，零件變形不易控制，對于熱處理裝備條件也有一定的要求

1.8 離子注滲

把介質金屬的原子電離成密度很高的離子并使其獲得高的能量，高速射入被滲金屬的表面，發生一系列物理、化學、冶金反應后快速擴散到被滲金屬基體中去，形成具有特殊組織的表面，這就是離子注滲技術。耐磨方面應用較多的主要是采用碳化鎢作為注滲介質，在零件表面形成0.3-0.5mm的耐磨性很好的碳化鎢富集層和1-1.5mm的碳化鎢硬化層，表面硬度可在HRC45-64之間，且形成的冶金結合沒有宏觀界面，心部保持了母材原有的強度和韌性。零件形狀和尺寸基本不受***，也不會***工件原有的光潔度。但目前該技術受所需加工裝備和原材料的***，便捷性和經濟性尚不是很好，尤其是現場修補的可行性很小。

1.9 耐磨鋼板

耐磨鋼板最早來自于國外，德國和瑞典的鋼鐵公司率先開發和生產。這種鋼板在化學成分上與普通鋼板并無太大差別，含碳量為0.14%-0.48%，合金元素含量也很低，通過嚴格控制各種化學成分的比例和有害雜質含量，并利用專門的軋制淬火設備進行水淬，卻能獲得高硬度、***度、高韌性的良好的綜合性能。其突出的優點在于無須高合金含量或高含碳量，就能獲得HB400-600的硬度，并且整個厚度上硬度一致，整個壽命里磨損速率基本不變，而不象其他材料那樣一旦硬化層出現局部***就進入快速磨損期。由于同時具有優良的強度和韌性，并且加工性很好，既可以與機體通過焊接或螺栓連接作為保護襯板，也可直接作為結構材料制造設備的零部件。雖然該材料的耐磨能力并不算很突出，而且焊接、切割等熱加工方式還會造成局部退火而硬度下降，但憑借良好的綜合性能，還是得到了廣泛的應用。

1.10 耐磨陶瓷片

耐磨陶瓷片主要成分為致密的AL2O3，莫氏硬度大于9，是優良的耐磨材料。但其硬而脆，與機體的連接只能使用樹脂膠粘貼，需要一套復雜的粘貼工藝：首先在需要對使用表面除銹、打毛、***清洗、調配環氧樹脂膠，然后進行粘貼。對于被粘貼的機件表面處理和粘貼的操作工藝要求較高，任何一個環節的缺陷都會導致其容易脫落，其次在運輸和安裝過程中陶瓷片在碰撞時也容易碎裂或脫落，增加了額外的工作量。由于陶瓷片之間存在較多的縫隙，用來粘貼陶瓷片的樹脂膠在工作環境下易老化，不耐溫也不耐磨，因此在正常使用一段時間后陶瓷片就容易脫落。盡管陶瓷片的耐磨性能優良，但粘貼工藝制約了它的可靠性和使用壽命。

1.11 耐磨陶瓷涂料

耐磨陶瓷涂料又叫耐磨陶瓷砂漿，是一種以無機聚合技術制成的粉狀陶瓷材料為主體的非金屬膠凝材料。在施工現場，加入液體無機膠水攪拌后采用人工或機械方式涂抹在設備內襯或表面，經過一系列的化學反應，在常溫下達到類似于陶瓷的結合強度和硬度。耐磨陶瓷涂料主要有骨料和超細結合粉兩相組合，顆粒緊密堆積，因而沒有較大的宏觀缺陷，常溫下強度可達150MPa以上。原料主要采用離子化合物和部分人工合成共價化合物，采用復合強化措施形成化學結合，所以強度和剛度很大，可有效抵御物料的高速沖擊力和剪切應力，性能穩定，不會和介質發生反應，因而可有效抵御環境介質作用和各種化學腐蝕。無定向鋼纖維和定向鋼網增加雙重措施的耦合進一步改善了韌性，增加了使用可靠性，有效防止沖擊力造成的破損和剝落。耐磨陶瓷涂料具有較低的膨脹系數，使其體積穩定，極少產生裂紋，因而整體性能優異。采用無接縫的施工方法，可適應各種形狀的表面，修補也很方便，應用前景廣泛。其局限性在于對施工工藝有一定要求，厚度較厚且不太適合運動部件使用。

由此可見,各種耐磨材料各有所長，同時又都有各自的局限性，為便于比較和選擇，在此將它們集中概括于表1，僅供參考。

2、選粉機上耐磨材料的合理選用

尺有所短，寸有所長。常用的耐磨材料都有各自的優點和缺點，不可能面面俱到，目前還沒有哪一種耐磨材料能稱作***。針對選粉機的應用需求，面對如此眾多的耐磨材料，就需要根據具體情況合理選用，以盡可能達到更好的抗磨損效果。

2.1進/出風口和選粉區***部分殼體

進/出風口和選粉區***部分的殼體處風速很高(18-30m/s)，大量粉塵被氣流夾帶高速沖刷殼體造成風蝕磨損。最初曾使用16Mn甚***65Mn鋼板作襯板，由于硬度不足，使用3-4個月左右就很快出現較深的風蝕痕。后改為采用硬度高得多的非金屬材料——耐磨陶瓷片，其理論壽命可達10年以上，但由于此處殼體形狀大多不規則，需要粘貼固定的耐磨陶瓷片易發生局部脫落，實際應用效果不佳目前更適宜的材料是耐磨陶瓷涂料，它對于殼體形狀的適應能力很強，沒有尖角和縫隙，且能有效抵抗粉塵的高速沖刷。值得推廣。

灰斗中的物料是分選出的粗顆粒，風速很低，以顆粒物料滑動造成的磨粒磨損為主，這樣的工況采用料墊最合適。具體的做法一般是用扁鋼按一定的間距在灰斗內壁焊成若干個擋料圈以積存一定的物料形成料墊，但扁鋼高度和間距設置要合理，需要根據物料的堆積角和灰斗斜度確定，以能保證形成不間斷的料墊且厚度在50-80mm為宜，厚度太低則料墊穩定性不好，太高會造成較大的附加灰載，同時需要注意不影響灰斗底部最狹窄處的通過能力以免造成堵料。

2.2 導向葉片

導向葉片處的風速一般也不低于15m/s，且在此處要強制氣流變向，磨損情況比較嚴重，由于要求葉片厚度薄，且存在氣流波動引起的振動，耐磨陶瓷片和耐磨陶瓷涂料都不適宜。對于生料、煤粉等磨蝕性不強的物料，采用耐磨鋼板即可以達到合適的使用壽命，加工制作也比較方便；對于水泥、礦石渣等高磨蝕性物料，即使是采用HB500耐磨鋼板制作的葉片，一般也僅能使用5個月左右，16Mn鋼板壽命更低，因此需要采用堆焊耐磨復合鋼板屬于單面防護，安裝時要注意使堆焊耐磨層的一面處于迎風面。

2.3 轉子葉片

轉子葉片處的氣流基本與葉片平行，磨損情況要比導向葉片好，但在運動中，（線速度15-25n/s）受離心力和振動的影響，同樣不能采用耐磨陶瓷片或耐磨陶瓷涂料等，而且葉片兩面都要承受磨損，堆焊耐磨復合鋼板也不適用。因此，開始設計一般都選擇在轉子下部，中隔板，上隔板處和葉片進行鎳基碳化鎢合金粉末熱噴涂處理的方法。但這樣的處理成本較高且涂層分層、夾渣、凸起及過燒等缺陷難以避免，工作受熱變形也很難控制，現在應用已較少。目前較適宜的材料是耐磨鋼板，其可加工性和可堆焊性都較好，并且是全厚度同等硬度，可以抵御兩面的同時磨損，即使磨損厚度很大只要滿足機械強度要求就仍可繼續使用，材料利用率高于50%。

2.4 護套管

主軸軸承的拉桿、油管、氣管、測溫管線從出風道中橫穿出來，也需要耐磨防護，一般都在其外面加護套管。由于護套管直徑小，且檢修時需要裝拆調整，耐磨陶瓷片或耐磨陶瓷涂料易脫落而不適宜選用。曾用16Mn材質的鋼管但耐磨效果不佳但采用鍍硬鉻的辦法，成本高且鍍厚度小、可靠性差，一旦有局部磨穿就很快擴散。現在較可行的是采用20鋼管進行滲碳處理，滲碳層深度可以達到2-4mm，使用效果較好，但隨著設備的大型化，長于1.2m的鋼管受滲碳爐尺寸的***，處理難度也加大了。

2.5 撒料盤

撒料盤主要承受的是塊狀和顆粒狀物料的沖刷、撞擊，耐磨的同時能抗沖擊。堆焊和耐磨鑄鐵均有不錯的效果，只是堆焊耐磨層在強沖擊下有局部崩裂或脫落的可能，需要注意硬度梯度不可太大，以保證耐磨層與基材間有足夠的結合強度。

2.6 溜槽

溜槽中的物料主要是塊狀和顆粒狀，沖刷和撞擊速度不太大，因此在空間容許的情況下一般使用復合鋼板、耐磨鋼板或是16Mn鋼板制作可換式襯板利用螺栓或塞焊與殼體連接。而對于空間條件不允許更換的部位，可直接采用復合鋼板或耐磨鋼板直接制作溜槽或殼體。在不影響物料流動順暢性的前提下，盡可能采用類似于灰斗的結構形成料墊，代替襯板來達到防磨損的目的，這樣的方式經濟性和可靠性都很好。

3 、結束語

綜上所述，處于***工作環境下的選粉機機件的磨損和防磨損是一個有機的系統，根據不同部位磨損性質、工作條件的不同，通過針對性地選擇適宜的耐磨材料和防磨方法，“區別對待，對癥下藥”，就可以有效提高選粉機的綜合抗磨損能力，延長備件更換和設備檢修周期，從而提高設備的整體壽命和可靠性。                 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

摘要：選粉機機件的磨損和防磨損是一個矛盾體，掌握常用耐磨材料各自的特點，再根據不同部位的磨損性質和工作條件，有針對性地選擇適宜的耐磨材料和防磨方法，才能有效提高選粉機的綜合抗磨損能力，從而提高設備的整體壽命的可靠性。