棒磨機(jī)斷棒原因淺析

1、前言

棒磨機(jī)運(yùn)行過(guò)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(duì)的，不可避免的，無(wú)論采用何種棒磨機(jī)和磨棒，也無(wú)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(jī)時(shí)都出現(xiàn)過(guò)磨棒斷裂，有些工程斷棒現(xiàn)象還很?chē)?yán)重，但有些工程斷棒甚少，個(gè)別工程甚至完全無(wú)此現(xiàn)象發(fā)生。例如，某工程使用MBS2100×3600棒磨機(jī)磨碎粒徑為5~40mm，抗壓強(qiáng)度高達(dá)160~330MPa的石英巖和石英砂巖，盡管其進(jìn)料量遠(yuǎn)超過(guò)銘牌值，但卻很少斷棒；另一工程用同樣的棒磨機(jī)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(shí)，其進(jìn)料量?jī)H（30~35）×10(3)kg/h，亦很少斷棒；還有一工程使用MBS1500×3000棒磨機(jī)磨碎抗壓強(qiáng)度為200MPa的花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖，雖然進(jìn)料粒徑為5~20mm，進(jìn)料量為11×10(3)kg/h，卻根本未出現(xiàn)過(guò)斷棒。這些說(shuō)明，斷棒與磨損不同，它不是絕對(duì)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(jī)械能過(guò)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(wú)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(gè)極為重要的原因。

磨棒，即具有一定直徑的圓形鋼棒，屬細(xì)長(zhǎng)桿件，其長(zhǎng)徑比常高達(dá)30~80。這些細(xì)長(zhǎng)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(shí)，也只有這樣排列，才能保證磨棒拋落和瀉落時(shí)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(shí)所受到的沖擊作用力才能成為沿其長(zhǎng)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(qiáng)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(dòng)地形成這種規(guī)則的排列，即使是在磨筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，也是如此。這是因?yàn)?，磨棒的斷面為圓形，無(wú)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(dòng)，上層磨磨總會(huì)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(méi)有一定的力作用，它是不可能超過(guò)“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(duì)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(duì)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(shí)，該棒只要受到一個(gè)較小的外力作用，便會(huì)改變?cè)瓉?lái)的“姿勢(shì)”，變?yōu)樾迸P。一磨棒傾斜后，它與周?chē)渌グ舻目臻g位置關(guān)系便由平行變?yōu)樾苯唬グ糸g的線接觸關(guān)系也相應(yīng)地變?yōu)辄c(diǎn)接觸。這樣，其它磨棒回落時(shí)，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(diǎn)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(lái)內(nèi)部沒(méi)有明顯缺陷的磨棒可能因局部應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生缺陷，原來(lái)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(kuò)大，最后導(dǎo)致磨棒斷裂。事實(shí)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(huì)很快引起其它磨棒排列的紊亂，造成所謂的“亂棒”，形成嚴(yán)重的斷棒現(xiàn)象。

許多因素都可以引起磨棒歪斜，其中常見(jiàn)的主要有以下一些。

2.1、裝棒量偏少或進(jìn)料量偏多

裝棒量的多少，關(guān)系到磨棒被提升的高度及對(duì)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(duì)棒磨機(jī)的生產(chǎn)效率有很大的影響。試驗(yàn)研究表明，濕式棒磨充填率在40%~45%時(shí)較好。但國(guó)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(jìn)入磨內(nèi)的石塊不能及時(shí)地破碎到較細(xì)的程度而被水沖出磨機(jī)，只能破為較粗的顆粒夾在棒縫中等待進(jìn)一步破碎。這樣，棒縫常被石屑填滿而失去對(duì)上層磨棒的約束作用，引起磨棒排列狀態(tài)的改變。

進(jìn)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(jìn)料或加水不等

制砂用的棒磨機(jī)一般都是端進(jìn)料、端加水而中間周邊排料的。顯然，磨機(jī)兩端的進(jìn)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(shí)，皮帶跑偏會(huì)引起兩端進(jìn)料不等；二者成平行布置時(shí)，因石料的運(yùn)動(dòng)慣性，更難保證兩端進(jìn)料均勻。如果采用由搖臂搖動(dòng)的分料斗交替地向磨機(jī)兩端供料，則將人為地造成兩端的進(jìn)料不等，不僅不能避免斷棒，實(shí)際上還會(huì)增加磨棒歪斜和斷裂的機(jī)會(huì)。

若兩端加水不等，則其排料亦不相等，其結(jié)果相當(dāng)于進(jìn)料不等。特別是磨碎卵石時(shí)，因卵石粒圓面光，容易滾動(dòng)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(jìn)料粒徑過(guò)大

進(jìn)料的最大粒徑取決于棒徑的大小，一個(gè)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(shí)，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(jìn)料的粒徑有篩網(wǎng)嚴(yán)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(shuō)。

2.4、不合格的磨棒剔除不及時(shí)

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(shí)剔除，將進(jìn)一步引起其它磨棒的排列紊亂。但運(yùn)行人員看不到磨機(jī)內(nèi)的磨棒。因此，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)彎棒和斷棒，只能定期打開(kāi)磨棒機(jī)檢查。這種檢查常成為馬后炮。同時(shí)，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(jiān)固在磨筒壁上。在磨棒的巨大沖擊作用下，堅(jiān)固螺栓很容易松動(dòng)，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(huì)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(lái)說(shuō)，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(guó)內(nèi)幾乎都是選用40號(hào)至50號(hào)鋼作磨檢點(diǎn)。這些鋼材的平均含碳量?jī)H0.37%~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(guò)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(jī)運(yùn)行時(shí)，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(jìn)料量偏多，磨機(jī)兩端進(jìn)料量或加水量不等，進(jìn)料粒徑過(guò)大，不合格的磨棒剔除不及時(shí)，機(jī)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(jī)、mqg管磨機(jī)、塔磨機(jī)。