一、钢棒球运动状态的分析 钢棒球中间是圆柱而两端为球缺的组合体。 在随着磨机旋转拖带、提升过程中,沿磨机轴向做转体运动,如同断续钢棒一样对物料滚、挤、压、磨,传递能量的方式是线接触,钢棒球的表面积又大于当量球径磨球的表面积。
钢棒球在磨机的断面由脱离点抛射到落点时,球体间碰撞失去平衡要做转体运动,如同锤头一样竖着打击落点的球层与物料,传递能量的方式是点接触。 但研磨体的冲击直接作用于物料的机会很少,很大程度上是通过研磨体层传递于物料使其粉碎。 钢棒球通过棒球层线接触传递能量,冲击应力分散,对物料粉碎能力较小,这样钢棒球冲击能力不如磨球。
粉磨的初始阶段,磨球显得优越,随着物料表面积增大,钢棒球线接触传递能量的效率高于磨球。
钢棒球与衬板是线接触,沿磨机轴向对物料推移有较大的阻抗能力,因此,不存在物料推移磨球“倒分级”而影响粉磨效率的现象。
同时,减轻隔仓板的侧压力,延长隔仓板的使用寿命。
衬板使用到中期,无沟槽痕迹出现,磨损均匀,也延长了衬板的使用寿命。 二、钢棒球的设计 由于各厂工况条件不同,对钢棒球的规格设计要求也有所不同。 现提供我厂采用钢棒球的规格、计算方法与长径比的经验参数供参考(见钢棒球结构比例图与表1)。 2.钢棒球单体重量换算圆球的当量球径 式中:D──圆球当量球径,毫米; d──材质重度,铬钢、碳钢取7.8,铬 铁取7.6~7.65,千克/分米3。 3.长径比的经验参数 磨仓内的粉磨侧重于冲击能力,钢棒球的长度应设计短些,磨仓内的粉磨侧重于研磨能力,钢棒球的长度应设计长些。 磨机直径较大的,钢棒球长度应设计短些,磨机直径较小的,可设计长些(防止碎裂)。
一般长径比范围可在(1.5~2):1之间选择。 三、衬板型式、级配和填充率 钢棒球在采用普通衬板的磨机内均可使用。 衬板带球能力较强的,如凸棱衬板要与平衬板搭配使用,沿磨机轴向安装一行凸棱衬板后,根据磨仓带球能力的需要,沿磨机轴向间隔安装2~3行平衬板,均布排列。 采用梯形衬板,可根据衬板的高低端差,参照上述两种办法进行。
钢棒球向脱离点运动的过程中,沿磨机轴向排列趋于规则。 沿磨机横断面看,钢棒球的空隙要较磨球排列均匀。 因此,对物料的粒度能够实现控制粉磨、粒度均匀而不过粉碎。 粉磨条件较好的,将钢棒球规格适当调小,增加级配,适当减少填充量;粉磨条件适中的中硬原料,将钢棒球规格适当调大,减少级配,增加填充量,以弥补冲击能力不足。 钢棒球排列趋于规则、均匀,缓解了粉磨作业中的“聚集”、“粘附”现象。 我厂磨制矿渣硅酸盐水泥,因烘干能力不足,矿渣入磨水分为3~4%,台时产量下降5~10吨,质量也难控制。 在磨机一仓双层隔仓板的支撑板开孔和盲板铸孔,与磨机二仓采用钢棒球相配合,控制产、质量。 四、钢捧球材质的选择 我厂在φ2.6×13米3号水泥磨(开路)二仓,采用钢棒球材质是低铬铸铁。 在磨制3万吨水泥后,清仓时发现,钢棒球的铸造缺陷和韧性不足引起的碎裂现象比较严重,这引起了我们对选材上的重视,及时改订了铬钢材质球。 6月底清仓,对低铬材质球消耗进行了测算,钢棒球单耗为190克/吨水泥。 铬钢材质球的两端球缺,有较深的车床加工痕迹,与低铬材质球短时间混装试验,仍有明显可辩的特征。
清仓后,将两种不同材质球,按相同比例的规格、级配各填充10吨,进行混装对比试验。 这种试验方法,粉磨条件相同,试验周期短、迅速、直观。 7~9月间,两种不同材质球各补1吨,9月底又进行清仓,低铬球消耗1.354吨,铬钢球消耗0.475吨。 从混装试验,两种不同材质球的磨耗对比1.354:0.475=2.85:1来看,显然铬钢材质球要好于低铬材质球。
两种不同材质球虽然磨损速度不同,但也可推算出相当于采用一种低铬材质球的球耗178克/吨水泥而相当于铬钢材质球的球耗60克/吨水泥。 两种球价格均为2900元/吨,显然采用铬钢材质球合适。 试验表明,磨机内钢棒球的冲击使球缺磨损不均,钢棒球柱身受力不均,易碎裂。 因此,对钢棒球的耐磨性、韧性都要严格要求(钢棒球机械性能见表2)。 钢棒球机械性能表 表2 五、试验前后对比 我厂在3号水泥磨二仓,将钢棒球柱径比采用磨球的当量球径,适当加大,便于物料和空气的流通。 钢棒球单位容重大于磨球单位容重、球面偏低,这样,二仓填充量由18吨改装为20吨,而三仓铁段由40吨改装为33吨,调整了二、三仓的球(段)面高度。 2.改善磨内粉磨作业,磨仓内通风好,对较湿和较高温度的粉磨条件能够适应,缓解了粉磨中“聚集”、“粘附”现象。