棒磨機斷棒原因淺析

1、前言

棒磨機運行過程中，磨棒常發(fā)生兩種不同形式的破壞。一是因巖塊的棱角的釘扎、刻劃與犁削而引起的磨損，一是因與巖塊等撞擊而引起的沖擊斷裂。其中，磨損是絕對的，不可避免的，無論采用何種棒磨機和磨棒，也無論磨碎什么樣的巖石和采用什么樣的操作條件，都難以避免。斷裂則不同。雖然不少工程在使用棒磨機時都出現(xiàn)過磨棒斷裂，有些工程斷棒現(xiàn)象還很嚴重，但有些工程斷棒甚少，個別工程甚至完全無此現(xiàn)象發(fā)生。例如，某工程使用MBS2100×3600棒磨機磨碎粒徑為5~40mm，抗壓強度高達160~330MPa的石英巖和石英砂巖，盡管其進料量遠超過銘牌值，但卻很少斷棒；另一工程用同樣的棒磨機磨碎粒徑為5~20mm、石灰?guī)r和白云巖約占60%，砂巖和石英砂巖約占37%的卵礫石時，其進料量僅（30~35）×10(3)kg/h，亦很少斷棒；還有一工程使用MBS1500×3000棒磨機磨碎抗壓強度為200MPa的花崗巖和花崗閃長巖，雖然進料粒徑為5~20mm，進料量為11×10(3)kg/h，卻根本未出現(xiàn)過斷棒。這些說明，斷棒與磨損不同，它不是絕對的，不可避免的。相反，只要弄清其原因，并采取相應(yīng)的措施，就可以避免，至少可大大減少斷棒數(shù)。

2、引起磨棒斷裂的原因

引起磨棒斷裂的原因是比較復(fù)雜的。除了磨棒本身的機械能過剩，以致在轉(zhuǎn)換成巖石的破碎功及某些相應(yīng)的，不可避免的無用功之后還剩余較多的能量這一原因外，磨棒的平行排列秩序擾亂，也是一個極為重要的原因。

磨棒，即具有一定直徑的圓形鋼棒，屬細長桿件，其長徑比常高達30~80。這些細長桿堆積在一起，只有其縱軸保持平行，且其斷面呈“梅花”形排列，才能成為最緊密排列，使其所占的空間最小。即在一定大小的空間范圍內(nèi)所容納的磨棒最多，磨碎效率最高。同時，也只有這樣排列，才能保證磨棒拋落和瀉落時砸在其下層棒縫中的巖塊上，而不致于其下層磨棒直接發(fā)生撞擊，磨棒在與巖塊撞擊時所受到的沖擊作用力才能成為沿其長度方向分布的分散力，并為沖擊壓力。只有這樣，才能充分利用磨棒的強度，充分發(fā)揮其承載能力。正常情況下，磨棒能在重力的作用和磨筒這一邊界條件的約束下自動地形成這種規(guī)則的排列，即使是在磨筒轉(zhuǎn)動時，也是如此。這是因為，磨棒的斷面為圓形，無論它們?nèi)绾尉o密排列，棒與棒之間總是存在著條狀的槽形縫隙。由于重力的作用和磨筒的轉(zhuǎn)動，上層磨磨總會不由自主地滾入下層磨棒的槽形縫隙中，使自己處于低能位置。而上層磨棒一旦落入下層磨棒間的縫隙，便將受到其中“卡”在其中而處于穩(wěn)定狀態(tài)，如果沒有一定的力作用，它是不可能超過“槽坎”而改變其平行排列狀態(tài)的。但是，如果磨棒間的某一條縫隙局部被堵，則與其對應(yīng)的上層磨棒的一端便將抬起而成為歪斜狀，若某條縫全部或大部被堵，則其對應(yīng)的上層磨棒將完全失去此縫的約速而變得較為自由。此時，該棒只要受到一個較小的外力作用，便會改變原來的“姿勢”，變?yōu)樾迸P。一磨棒傾斜后，它與周圍其它磨棒的空間位置關(guān)系便由平行變?yōu)樾苯?，磨棒間的線接觸關(guān)系也相應(yīng)地變?yōu)辄c接觸。這樣，其它磨棒回落時，便不再是砸在巖塊上，而是砸在下面歪斜的磨棒上，形成磨棒與磨棒直接撞擊；而且其撞擊力也不再是沿棒縱向分布的沖擊壓力，而是作用在接觸點處的集中力；這種力作用的結(jié)果，既使磨棒中的應(yīng)力惡化。在此應(yīng)力作用下，原來內(nèi)部沒有明顯缺陷的磨棒可能因局部應(yīng)力過大而產(chǎn)生缺陷，原來已有明顯缺陷的磨棒則將在其缺陷處產(chǎn)生應(yīng)力集中，促使這些缺陷發(fā)展，擴大，最后導(dǎo)致磨棒斷裂。事實證明，只要有一根磨棒發(fā)生歪斜，便可能導(dǎo)致上述結(jié)果，甚至還會很快引起其它磨棒排列的紊亂，造成所謂的“亂棒”，形成嚴重的斷棒現(xiàn)象。

許多因素都可以引起磨棒歪斜，其中常見的主要有以下一些。

2.1、裝棒量偏少或進料量偏多

裝棒量的多少，關(guān)系到磨棒被提升的高度及對被破碎巖塊的沖擊次數(shù)，沖擊力大小和有效研磨面積的大小等，它對棒磨機的生產(chǎn)效率有很大的影響。試驗研究表明，濕式棒磨充填率在40%~45%時較好。但國內(nèi)大多數(shù)工程都低于此范圍，少數(shù)僅為30%左右。由于裝棒量太少，磨棒的拋落和瀉落所占的比重也相應(yīng)減少，生產(chǎn)效率降低，進入磨內(nèi)的石塊不能及時地破碎到較細的程度而被水沖出磨機，只能破為較粗的顆粒夾在棒縫中等待進一步破碎。這樣，棒縫常被石屑填滿而失去對上層磨棒的約束作用，引起磨棒排列狀態(tài)的改變。

進料量偏多，亦容易造成“消化不良”而引起同樣的結(jié)果。

2.2、兩端進料或加水不等

制砂用的棒磨機一般都是端進料、端加水而中間周邊排料的。顯然，磨機兩端的進料不等，易使磨棒歪斜。而當(dāng)供料皮帶的軸線與磨軸成垂直布置時，皮帶跑偏會引起兩端進料不等；二者成平行布置時，因石料的運動慣性，更難保證兩端進料均勻。如果采用由搖臂搖動的分料斗交替地向磨機兩端供料，則將人為地造成兩端的進料不等，不僅不能避免斷棒，實際上還會增加磨棒歪斜和斷裂的機會。

若兩端加水不等，則其排料亦不相等，其結(jié)果相當(dāng)于進料不等。特別是磨碎卵石時，因卵石粒圓面光，容易滾動和彈跳，加水多的，一端的卵石將被水沖離磨端，甚至直接由排料口排出，造成一端料多，一端料少，使磨棒歪斜。

2.3、進料粒徑過大

進料的最大粒徑取決于棒徑的大小，一個直徑為25mm的球形石子即可填平兩根φ100的磨棒間的縫隙。若石子的粒徑更大，且其韌性很好時，將難于破碎。它們堵在棒縫中，將使其上面的磨棒失去棒縫的約束。雖然進料的粒徑有篩網(wǎng)嚴格控制，但超徑現(xiàn)象總是難免的。而只要有超徑，磨棒就可能歪斜。采用中石（最大粒徑為40mm）制砂，就更不用說。

2.4、不合格的磨棒剔除不及時

磨棒磨損到一定程度后，便易彎曲和斷裂。彎棒和斷棒若不及時剔除，將進一步引起其它磨棒的排列紊亂。但運行人員看不到磨機內(nèi)的磨棒。因此，不能及時發(fā)現(xiàn)彎棒和斷棒，只能定期打開磨棒機檢查。這種檢查常成為馬后炮。同時，由于磨內(nèi)裝棒多，空間小，加上磨棒笨重，想徹底清除已經(jīng)彎曲和斷裂，以及即將彎曲和斷裂的磨棒，也是很困難的。因而，常常留下一些隱患。

2.5、磨內(nèi)部件脫落

磨筒內(nèi)都裝有襯板。襯板由螺栓堅固在磨筒壁上。在磨棒的巨大沖擊作用下，堅固螺栓很容易松動，甚至被剪切而造成螺栓與襯板脫落。襯板既大又不容易破碎，它們脫落后會造成什么結(jié)果，是不難想象的。

2.6、磨棒的含碳量偏低

磨棒受力的特殊性，要求它既具有良好的沖擊韌性，又具有一定的硬度和剛度，一般來說，含碳量為0.9%~1.1%的熱軋鋼較適于用作磨棒。但迄今為止，國內(nèi)幾乎都是選用40號至50號鋼作磨檢點。這些鋼材的平均含碳量僅0.37%~0.55%，雖然其沖擊韌性良好，但硬度和剛度卻較低，容易磨損和彎曲。使用過程中易因彎曲而引起其它磨棒的排列紊亂。

3、結(jié)論

棒磨機運行時，磨內(nèi)磨棒的平行排列秩序被擾亂，造成磨棒之間互相撞擊，致使磨棒的受力情況惡化，是導(dǎo)致磨棒斷裂的根本原因之一。而棒量偏少或進料量偏多，磨機兩端進料量或加水量不等，進料粒徑過大，不合格的磨棒剔除不及時，機內(nèi)部件脫落，以及磨棒含碳量偏低等，都能造成磨棒歪斜，擾亂其平行排列秩序，導(dǎo)致磨棒斷裂。

相關(guān)設(shè)備：球磨機、mqg管磨機、塔磨機。