吉林石化公司動(dòng)力二廠機(jī)爐二車間的2臺(tái)250/390型球磨機(jī)，是鍋爐制粉系統(tǒng)的主要大型設(shè)備。原煤經(jīng)給煤機(jī)進(jìn)入球磨機(jī)簡(jiǎn)體內(nèi)，球磨機(jī)以22r/min的速度旋轉(zhuǎn)，原煤和鋼球在帶有波浪型襯板的作用下隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，因轉(zhuǎn)速低，當(dāng)與水平面成一角度時(shí)，因自重作用下滑，煤、鋼球、襯板波浪面之間相互磨擦碰撞，煤被粉碎，由球磨機(jī)出入口形成的風(fēng)壓差將煤粉送入粗粉分離器等其它制粉系統(tǒng)中。球磨機(jī)本體由厚18mm Q235鋼板焊成Ø2500mm×3900mm筒形，由螺栓與兩側(cè)帶有空心軸的端蓋固定，并與前后軸瓦定位，端蓋一側(cè)裝有大齒輪與小齒輪嚙合，通過減速機(jī)與電機(jī)連接組成傳動(dòng)裝置，襯板由厚6～15mm石棉板與簡(jiǎn)體隔離，以達(dá)到減振保溫的效果，襯板由固定楔鐵和調(diào)整楔鐵專用螺栓固定在簡(jiǎn)體內(nèi)圓周上。兩端蓋內(nèi)側(cè)扇型襯板與同等厚的石棉板與端蓋隔離，并用專用螺栓與端蓋固定，使簡(jiǎn)體內(nèi)組成工作面。簡(jiǎn)體襯板螺栓為特制專用螺栓，螺栓一端為52mm×52mm平面方頭，方頭高28mm，四邊為斜面，通過中心線的夾角40°，螺栓另一端為M30×130mm的螺桿，總長180mm（見圖1）。裝配順序?yàn)椋阂酝搀w為基礎(chǔ)，內(nèi)置石棉板、楔鐵、螺栓穿入楔鐵錐孔及簡(jiǎn)體螺孔內(nèi)，穿入簡(jiǎn)體外螺桿纏繞石棉繩，并放置墊片，由M30螺帽預(yù)緊，試運(yùn)行后把緊，并用同樣螺帽鎖緊，簡(jiǎn)體外部由防護(hù)罩、保溫材料組成保溫層，由M12×60的螺栓連接置于簡(jiǎn)體外圓周。
1球磨機(jī)運(yùn)行中螺栓發(fā)生異常
球磨機(jī)在運(yùn)行中，由于各種因素首先造成襯板螺栓損壞，以1#～4#球磨機(jī)為例，多次發(fā)生螺栓損壞現(xiàn)象： (1)螺桿與錐面方頭結(jié)合處斷裂(見圖2)。斷面特征為：銀灰色細(xì)晶粒面，螺桿端面呈表面圓滑外凸?fàn)�。分析：在運(yùn)行中，螺栓在螺帽緊力作用下，錐面與錐孔配合，螺桿通過錐面產(chǎn)生一個(gè)拉力，襯板在工作中受鋼球沖擊力產(chǎn)生變形，致使楔鐵位移，螺栓方頭隨之位移，螺桿通過螺孔與筒體固定，使螺栓方頭與螺桿接合處產(chǎn)生彎曲，螺栓的結(jié)構(gòu)使螺桿與錐面結(jié)合為直角，螺栓的抗拉強(qiáng)度和彎曲應(yīng)力指標(biāo)在沖擊振動(dòng)等特殊條件下會(huì)達(dá)到極限，產(chǎn)生應(yīng)力集中，使直角線處產(chǎn)生裂紋直至斷裂。(2)螺帽與墊圈結(jié)合面處的螺桿發(fā)生斷裂（見圖3）。斷面特征為：斷裂處與螺帽端面平齊，斷口約1/3處可見斷裂痕跡線，a處呈灰色，b處為銀灰色細(xì)晶粒面且均勻。分析：緊固后的螺栓、螺帽端面與螺桿成直角，在直角處由于螺紋的存在及交變載荷昀作用，應(yīng)力集中，強(qiáng)度減弱，在此處螺紋內(nèi)產(chǎn)生裂紋，襯板在長期受鋼球的磨損下變形，直至局部損壞，碎小的鋼球進(jìn)入損壞部位，并充滿于襯板與簡(jiǎn)體間的空隙，不斷的擠壓加速了襯板對(duì)楔鐵的作用力，使楔鐵兩斜面產(chǎn)生滑動(dòng)。錐孔和方頭斜面貼合的螺栓產(chǎn)生一個(gè)剪切應(yīng)力，使裂紋處的強(qiáng)度小于剪應(yīng)力強(qiáng)度，加速了此處的斷裂。(3)螺栓松動(dòng)形成磨損。在安裝和使用過程中，方頭斜面與楔鐵錐孔配合得不好，有凸起物形成間隙，受鋼球沖擊，凸起物逐漸消失，當(dāng)螺栓與簡(jiǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)到無沖擊時(shí)，造成螺栓松動(dòng)。同時(shí)，各部襯板之間接觸不良，運(yùn)行中除鋼球作用外，襯板之間在重力下相互磨合，間隙增大，減少了對(duì)楔鐵的作用力，使螺栓最終因緊力不足而造成松動(dòng)。螺栓松動(dòng)，易使楔鐵、襯板脫落造成損壞，發(fā)生不制粉、漏粉等嚴(yán)重后果。上述原因，造成14～44球磨機(jī)每月需停車數(shù)次更換損壞的螺栓，影響制粉系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時(shí)還增大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
為保證螺栓的正常使用周期，使螺栓的工作性能滿足工作條件，必須尋求螺栓的各項(xiàng)最佳技術(shù)指標(biāo)，為此進(jìn)行了如下改進(jìn)。
三門峽富通新能源不但銷售球磨機(jī)還銷售雷蒙磨、雷蒙磨粉機(jī)、雷蒙磨配件等。
2襯板螺栓材質(zhì)的選擇
固定球磨機(jī)襯板、楔鐵的專用螺栓在運(yùn)行中，受到拉應(yīng)力、彎曲剪應(yīng)力、交變載荷等作用而損壞。因此螺栓質(zhì)量高低是關(guān)鍵。以往該車間在檢修球磨機(jī)時(shí)，對(duì)螺栓材質(zhì)進(jìn)行過多次改進(jìn)，先后使用過Q235、20#、35#、454、20CrMo、35CrMo等材質(zhì)，因含碳量不同，抗拉強(qiáng)度6。、屈服強(qiáng)度6。、延伸率6、收縮率Il，、沖擊值Qk、硬度值HB均不同，損壞程度各異，但含碳量>0.35%或<0.20%的損壞較重。從碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能看，此螺栓應(yīng)主要選取6b、a，HB三項(xiàng)為綜合指標(biāo)，在10#～50#鋼之間，隨著含碳量的增加，6b、HB值在增加，而Ok值在減少。滿足螺栓指標(biāo)中25 8鋼較為理想，即6。2451 N/mmz、Q r>88 J/mm2、HB<170。若在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入Cr、Mo等合金元素，組成合金結(jié)構(gòu)鋼，可使6bak、HB值得到改
善。以12CrMo—42CrMo合金鋼為例，合金含量一定時(shí)，與同等碳素結(jié)構(gòu)鋼比，隨著含碳量的增加，6b、ak值、HB值相應(yīng)增加。在綜合指標(biāo)中，20CrMo鋼較為理想，即6 b=882 N/mm2，a r2109J/mmz，HB<197。將254鋼與20CrMo鋼綜合指標(biāo)進(jìn)行比較可知，20CrMo鋼優(yōu)于254鋼。表1為該車間球磨機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)至今所用幾種不同材質(zhì)螺栓的各項(xiàng)指標(biāo)。
由表1可知，20#～45#鋼隨著含碳量的增加，6b、6。、HB值增加，6、V、a。值減少，加入Cr、Mo合金元素后，6b、6。、HB值明顯增加，而6、Ⅲ、a。值相應(yīng)增加，合金鋼螺栓強(qiáng)度明顯大于碳素結(jié)構(gòu)鋼螺栓強(qiáng)度，然而20CrMo鋼的價(jià)格遠(yuǎn)高于208鋼和35#鋼。實(shí)際應(yīng)用中，由于20CrMo和35CrMo鋼螺栓損壞率遠(yuǎn)小于碳素結(jié)構(gòu)鋼螺栓，
延長了螺檢使用周期，減少了檢修次數(shù)，增加了球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率，綜合效益可提高。
3襯板螺栓結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
根據(jù)球磨機(jī)簡(jiǎn)體襯板螺栓損壞原因及受力分析，為降低螺栓損壞，提高使用率，在加工中，螺桿與錐面方頭接合處應(yīng)圓弧過渡相切（見圖4）。因?yàn)樵谶\(yùn)行中，由于振動(dòng)沖擊力、拉應(yīng)力等造成應(yīng)力集中部位，可通過圓弧使應(yīng)力分散，不易產(chǎn)生裂紋。
由表1可知，20#—45#鋼隨著含碳量的增加，6b、6．、HB值增加，6、ll，、a k值減少，加入Cr、Mo合金元素后，6 b、6。、HB值明顯增加，而6、Ⅲ、Qk值相應(yīng)增加，合金鋼螺栓強(qiáng)度明顯大于碳素結(jié)構(gòu)鋼螺栓強(qiáng)度，然而20CrMo鋼的價(jià)格遠(yuǎn)高于204鋼和354鋼。實(shí)際應(yīng)用中，由于20CrMo和35CrMo鋼螺栓損壞率遠(yuǎn)小于碳素結(jié)構(gòu)鋼螺栓，延長了螺栓使用周期，減少了檢修次數(shù)，增加了球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率，綜合效益可提高。
根據(jù)球磨機(jī)簡(jiǎn)體襯板螺栓損壞原因及受力分析，為降低螺栓損壞，提高使用率，在加工中，螺桿與錐面方頭接合處應(yīng)圓弧過渡相切(見圖4)。因?yàn)樵谶\(yùn)行中，由于振動(dòng)沖擊力、拉應(yīng)力等造成應(yīng)力集中部位，可通過圓弧使應(yīng)力分散，不易產(chǎn)生裂紋。
在楔鐵錐孔內(nèi)斜邊與四方孔的直邊相交處應(yīng)去掉棱邊，制成內(nèi)圓弧過渡相切并與螺栓方頭與螺桿相同（見圖5）。在楔鐵強(qiáng)度不受影響時(shí)，尺寸應(yīng)盡可能大些，為10～20mm，有利于增強(qiáng)螺栓的強(qiáng)度。在保證螺栓的螺紋有效長度L加工量L+10mm時(shí)，其余為鍛造或鑄造成型，這樣可使螺栓內(nèi)部金相組織結(jié)構(gòu)與螺栓應(yīng)力方向重合，晶粒排列的組織與螺栓輪廓相吻合，提高螺栓的抗拉強(qiáng)度及使用效果。
4襯板螺栓的安裝
250/390型球磨機(jī)襯板螺栓起著襯板通過楔鐵與簡(jiǎn)體間的連接固定作用。為增強(qiáng)可靠性，消除其它因素的影響，安裝時(shí)應(yīng)注意：楔鐵錐孔與簡(jiǎn)體螺栓孔應(yīng)對(duì)中，在螺栓穿入簡(jiǎn)體后方頭與錐孔緊密配合，螺桿徑向與簡(jiǎn)體螺孔應(yīng)有Imm間隙，以防止產(chǎn)生剪應(yīng)力；襯板之間、襯板與楔鐵之間的配合面要光滑，裝配后無竄動(dòng)；襯板對(duì)楔鐵作用力要兩側(cè)均等，楔鐵裝配高度應(yīng)平齊，以防止襯板位移，螺栓產(chǎn)生彎曲；螺帽墊片應(yīng)由普通平墊制成如圖6形狀，以使石棉繩在此洼窩內(nèi)更好地密封螺栓與簡(jiǎn)體的徑向間隙，防止煤粉外漏；當(dāng)球磨機(jī)運(yùn)行1周后，應(yīng)對(duì)襯板螺栓進(jìn)行全面檢查，并保持緊力一致。
5結(jié)論
球磨機(jī)屬大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，易出現(xiàn)的故障多數(shù)為螺栓損壞，因此在球磨機(jī)正常運(yùn)行中，要注意觀察運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)螺栓損壞要及時(shí)處理，以免襯板由此脫落，造成檢修增加甚至停車而影響生產(chǎn)。應(yīng)加強(qiáng)巡回檢查，時(shí)刻了解和掌握設(shè)備狀況，及時(shí)解決不合理的結(jié)構(gòu)，以提高球磨機(jī)的工作效率。
