国内外耐磨衬板发展现状

国内外耐磨衬板发展现状

摘要：本文针对冶金机械中刮板机衬板，铁矿烧结机衬板，球磨机衬板，运煤系统等的磨损问题，对国内外常用各类耐磨衬板进行对比，指出各类耐磨衬板的耐磨性能，耐高温性能，抗冲击性能及经济效益的优劣，并指出其所适合的工况类别，最后展望了国内外耐磨衬板领域研究的发展趋势。

关键词：耐磨白口铸铁衬板；高锰钢衬板；磁性衬板；双金属复合耐磨板；合金衬板

耐磨衬板，是指耐磨钢板通过切割、卷板变形、打孔和焊接等生产工艺加工，用于运输和丌采设备上的耐磨部件。冶金、矿山、机械、铁路、建材、煤炭、电力、化工、农机和军工等各部门均使用大量的耐磨材料。目前，国内外广泛使用高锰钢作为设备耐磨材料的首选。然而许多研究结果表明，在弱冲击载荷作用下，高锰钢并不耐磨。因为水韧处理后的高锰钢，初始硬度低(仅HRC20左右)，在中等冲击载荷作用下不能产生足够的加工硬化，导致强度和韧性均不足。所以国内外纷纷研制新的耐磨材料取代高锰钢作为新的耐磨材料。选择适应不同情况的衬板材料可使物流顺畅，经久耐用，是实现安全、文明生产的一大课题。

1.耐磨白口铸铁衬板

耐磨白口铸铁可分为普通白口铸铁和高铬白口铸铁两个发展

阶段。是历史上主要的耐磨件。

1.1普通白口铸铁

在战国时期出土的农具文物金相组织中发现了蠕虫样石墨组织，这就是可锻铸铁，成分测定表明其为低硅高碳高锰高硫的完全白口组织[1]。普通白口铸铁合金元素含量很低，硬质点少，显微组织是P+网状渗碳体或低温莱氏体。网状渗碳体脆性大，裂纹倾向明显，极易断裂和磨损失效。但是由于它生产工艺简单，在历史上被应用了很长一段时间。一些学者对白口铸铁的微合金化做了不少研究，一定程度上改善了白口耐磨铸铁的力学性能和使用性能。白口铸铁在等温淬火热处理后得到贝氏体组织，内部的粒状的共晶碳化物可以提高冲击韧性，被用来制造小型耐磨衬板[2]。

不添加合金元素的普通白口铸铁，工程上被应用于：

（1）耐磨性要求不高的抗磨铸件。

（2）可锻铸铁白口胚件。

用于抗磨铸件的化学成分特点为含碳量高、含硅量低，目的是增加渗碳体数量提高耐磨性。可锻铸铁白口胚件的成分却含硅相对偏高，含碳偏低，以加速石墨化退火过程，改善退火石墨形状。

1.2高铬铸铁

其基体组织硬度很高，在低冲击载荷下能较好地抵抗切削磨损，铁铬碳化物颗粒作为硬质相镶嵌在基体上，基体起了支撑作用并能减缓切削效果，从而使高铬铸铁具备了很好的耐磨性。其缺点是冲击韧性和抵抗裂纹扩展的能力差。当载荷增大时容易在碳化物颗粒处萌生微裂纹，有可能使工件断裂而整体失效。并且

在冲击和凿削的双重作用下极易出现疲劳脆性，使耐磨性降低。为克服上述缺点，近年来有学者研究开发了低合金耐一磨铸钢。低合金耐磨铸钢冲击韧性高于铸铁，组织中贝氏体铁素体条与残余奥氏体薄膜相间排列，在大的冲击载荷下，残余奥氏体会诱发马氏体相变和塑性变形，可吸收30%以上的冲击功，减少裂纹的萌生与扩展，从而提高了整体耐磨性，可代替高铬铸铁作为新的耐磨件。

高铬铸铁具有优异的抗磨能力，良好的韧性和抗蚀性。在采矿、水泥、电力、筑路机械、耐火材料等方面应用十分广泛，常见于衬板，锤头，磨球材质。80年代以后更被广泛用于抛丸清理机的室体制作和抛丸器叶片、衬板的制作上，能非常有效防止高速密集的弹丸束击穿钢板壳体。目前，高铬铸铁在高等级公路大型施工成套设备[3]中的应用范围正在扩大，具有广泛的应用前景。

2.高锰钢耐磨衬板

高锰钢是历史最悠久的一种耐磨材料，是由英国Robert Hadfield于1882发明的，故亦称Hadfield钢[4]。奥氏体高锰钢最初是在纯铁中加入锰铁得到的，经水淬后得到单相奥氏体组织。1883年，Hadfield获得英国专利，在随后几年里测定了它的物理性能及工艺性能。1892年，第一次使用这种材料制作铸件。18%年确定了它的热处理的水淬温度。1902年进一步确定了高锰钢铸件的水淬为980℃- 1050℃,以保证钢的韧性和强度。后来经不断研究将碳含量大体确定为1.2%左右，锰含量定为12%-13%左右，

并且一直沿用到现在[5][6]。

高锰钢作为一种优良的耐磨材料，它具有良好的耐磨性加工硬化，但如果工件受不到足够的冲击力或摩擦力，就不会产生充分的加工硬化现象，工件的耐磨性也就大为降低[7]。对于厚大断面工件，芯部常常出现碳化物而降低其使用性能；寒冷条件下使用的高锰钢常出现脆断现象；而在湿磨条件下面临腐蚀磨损的向题[8]。这些实际应用过程中经常出现的问题，又促使人们在的基础上寻找新的解决方法[9]。

在我国，从上世纪五六十年代起至今广泛使用高锰钢作为设备的耐磨材料。高锰钢成了耐磨材料的代名词。人们几乎把高锰钢作为一种万能的耐磨材料来使用，然而在实践过程中发现[11]，高锰钢的起始硬度低，如果在使用中不能发生加工硬化，就无法发挥高锰钢潜在的耐磨能力。许多研究结果表明，在弱冲击载荷作用下，高锰钢并不耐磨。因为水韧处理后的高锰钢，初始硬度低，仅为HRC20左右，对使用后的高锰钢衬板分析测试发现，其表面硬度只有HRC30-40，硬化层深度只有0.05-0.1cm，在中等冲击载荷作用下不能产生足够的加工硬化，强度和韧性均不足，是衬板磨损非常严重的原因所在。

高锰钢衬板可用于球磨机，破碎机,装载机,挖掘机,刀具,推土机挖斗及刀板,螺旋输送机等耐磨损结构件制作设备。可采用气割加工,进行各种焊接.尽管钢板的强度很高,但冷弯性能良好,可进行冷加工成型。高锰钢主要用途如下：

（1）冶金工业：主要用在烧结和炼铁等、料仓衬板、料车、

喉管、布料器及底座、料斗、管道、泵壳、破碎机部件、出渣槽、风机、振动筛等；

（2）水泥工业：冲击盘、管道、泵壳、磨机内衬、破碎机零件、出渣槽、各种底盘、振动筛等；

（3）电力工业：出灰管、料仓、风机叶片、燃烧器管线、输料槽和料斗内衬、破碎机部件、磨煤机部件、空气处理系统和运输机；

（4）煤炭行业：主要用于洗选煤和采掘及矿物运输、卡车货槽衬板、料仓内衬、输料槽内衬、破碎机部、盖板、耐磨棒和耐磨板；

高锰钢衬板用于冶金工业上时，主要被用于球磨机用耐磨衬板。球磨机高锰钢衬板是用来保护球磨机筒体，使球磨机筒体免受研磨体和物料直接冲击和磨擦，同时也可利用不同形式的高锰钢衬板来调整研磨体的运动状态，以增强研磨体对物料的粉碎作用，有助于提高磨机的粉磨效率，增加产量，降低金属消耗。球磨机高锰钢衬板有三大特点：

（1）高耐磨、耐冲击：球磨机高锰钢衬板经科学合理的合金元素配方，使该球磨机衬板具有良好的理化性能，硬度HRC45－55以上，冲击韧性值25J以上，使用寿命是高锰钢的2倍以上。能够承受巨大的冲击力度。在工作中能长期保持衬板的表面形状，以保证磨机稳定提高5%以上的产量。

（2）高强度、高韧性：在球磨机高锰钢衬板淬火过程中，采用热稳定性能好的专用双介质淬火剂为介质，使产品达到高强度、高硬度和高韧性的配合，以满足了耐磨损的工艺要求。

（3）高性价比、适应性能强：球磨机高锰钢衬板经先进的工

艺处理，它具有淬火硬度高、韧性值高的特点，使该高锰钢衬板具有良好的耐磨性能，与普通衬板相比，球磨机高锰钢衬板表现出了卓越的性价比。能适应矿山湿磨、干磨、混合磨等。

高锰钢条形衬板是球磨机使用时间最长、最普遍的一种衬板，结构形式为高低结构，用压条和螺栓固接，但通过多年的使用发现:

（1）噪音大。浮选厂房球磨机附近的噪音高达100 dB，对操作者的身心健康，特别是对人的听力有很大的伤害。

（2）球磨机存在漏矿现象。由于矿石和磨矿介质对衬板的冲击和对紧固螺栓的磨损，特别是磨机内部筒壁的不平，磨机的螺栓孔经常出现漏矿现象，需要经常停机对螺栓进行紧固，不仅影响设备的作业率，而且磨机的漏矿进到大小齿轮中还会对齿轮的寿命造成影响，甚至造成大齿轮的提前报废。

（3）锰钢衬板的检修量大。一段0 3.2 mX3.1 m球磨机的锰钢衬板使用寿命约4. 5个月，二段磨机衬板约13.5个月，每次的检修劳动强度都很大，一块大的衬板重达256 kg，小的衬板也有110 kg，必须靠吊车配合，一套衬板的重量 38 t,检修一次一般需连续工作56小时才能把衬板更换完毕。筒内外全凭哨音和手势间接联系，极易发生人身事故。

目前，对高锰钢的研究工作主要集中在高锰钢的合金化及工艺控制方面。由于高锰钢基体强度低，添加合金元素铬、钥后产生固溶强化；添加Ti, V等碳化物形成元素，通过弥散热处理工艺可在奥氏体基体上获得弥散分布的有硬质点的组织[13]。这些弥散的硬质点不仅自身有很好的硬度和耐磨性，同时还可阻碍位错的运动，从而提高加工硬化能力，提高耐磨性。工艺上的改进主

要是利用铸后余热进行退火。

3.金属磁性耐磨衬板

金属磁性衬板[15]主要有磁性材料，保护磁性材料用的金属外壳，磁性材料和金属外壳粘接用的不溶性粘合剂构成，用粘合剂将磁性材料粘接在金属外壳而成的产品称金属磁性衬板。当金属磁性衬板被安装在球磨机内，衬板利用自身的永久磁力，一面牢牢地吸附在筒体、端盖上，另一面将球磨机内碎和小的铁磁性介质紧紧吸附上，形成了吸附保护层，当保护层达到一定厚度以后，衬板与运动中的磨矿介质和物料之间不再产生直接冲击和磨蚀，从而降低了衬板的磨损速度，使衬板的使用周期大大延长。而保护层始终处于磨耗与补充的动态平衡之中，起到了永久保护磁性衬板的作用。磁性衬板的寿命可以达到一般锰钢衬板的数倍。工作原理见示意图1。

图 1 金属磁性衬板工作原理示意图.

磁性衬板使用时间较晚，磁性衬板考虑到物料的密度、硬度、粒度及工作不同的特点，分别选用不同材料作为衬板基本材料，

通过适当的工艺将板体和永磁体固结起来，板体上设置凸起部分便于存料，防止吸附在衬板表面的磁性物质滑移，具有以下特点: （1）提高磨机作业率，磁性衬板重量轻筒体无螺栓，安装时间缩短7-8小时（根据球磨机大小不同，安装时间也不同），安装次数是锰钢衬板安装次数的1/8-1/10次，由于筒体无螺栓勿须停车紧螺丝。

（2）使用磁性衬板省电，使用磁性衬板减少磨机旋转力矩，因此理论上肯定省电。且磁性衬板重量轻，是锰钢衬板的40-50%，厚度仅为锰钢衬板的60%-70%。所以能使球磨机电耗降低，比锰钢衬板降低7%-10%。

（3）安装对筒壁和端盖的平面度要求较高。不允许出现凹凸不平的现象，需要对筒壁和端盖进行处理，另外，出口和人口端盖的磁性衬板安装的磁力方向与受到的离心力方向垂直，削弱了吸附牢固强度。所以，为了防止磁性衬板移动，需要在人口与出口端盖位置增加一圈固定螺丝，增加了漏矿点。

（4）由于磁性衬板（包括矿垫层在内）的厚度比锰钢衬板薄，因此球磨机容积增大有利于提高磨机台时能力。

（5）便于安装，磁性衬板靠磁力吸附在底板上，减轻了安装的劳动强度，避免了传统衬板因重量太大而造成的安装事故。

（6）磁性衬板能使球磨机球耗降低，比锰钢衬板降低10%左右。

（7）密封性好。由于磁性衬板是靠磁力直接吸附在筒壁上，不需要螺栓，减少筒体的漏矿现象，避免矿浆甩进大小齿轮，延长了使用寿命，降低了生产成本。

同传统锰钢衬板相比，具有寿命长、重量轻、厚度薄等特点，

它既省球、节电、噪音小、作业率高，又无须螺栓固定，安装方便，不漏矿浆，工作环境好，大大降低了工人的劳动强度，人身事故少，备件消耗少。根据生产实践验证，在大型球磨机上使用磁性衬板其寿命比锰钢衬板延长4-6倍，其综合效益十分显著，是冶金矿山增效降耗的有利措施，深受现场欢迎。

4.双金属耐磨复合衬板

双金属耐磨复合钢板是在普通钢板或耐热钢板、不锈钢板基体上以Cr7C3碳化物为主要耐磨层的耐磨板。该复合板具有高耐磨性、耐冲击、可变形和可焊接等性能，可像钢板一样直接进行卷曲变形、切割和打孔等加工环节，其寿命可提高5-10倍。可以满足一定工况下零件耐磨损的要求。它应用粉末冶金复合技术和硬堆焊工艺，通过碳极电弧和堆焊专用设备，在塑性很好的普通低碳钢或低合金钢板上堆焊高硼系合金铸铁材料制作而成，并可依客户要求和不同工况条件制作出不同厚度耐磨层，耐磨层由于是电弧熔接应力分散，表面产生细微裂纹，此裂纹不会扩散至基板，不影响耐磨性能。但在落煤斗及煤仓等耐磨件上，其作用及失效类型类似于堆焊件，容易在冲击载荷作用下发生耐磨层与基体钢板之间的剥离，衬板的使用寿命反而会降低。

与众多耐磨板相比，双金属耐磨复合钢板也有其显著的特点：（1）高耐磨性能：采用国际耐磨复合钢板通用的合金体系，具有优异的抗磨粒磨损性能，采用冶金熔合的方法，耐磨层与基材实现冶金结合。合金层的化学成分中碳含量和铬含量较高，碳化物磨损方向垂直分布，使耐磨性比铸造合金提高了一倍以上；

（2）良好的耐冲击性：耐磨层抵抗磨损介质的磨损，基板优良的韧性可承受介质的载荷，使复合板具有良好的耐冲击性，可以应用的振动、冲击较强的工况条件下；

（3）良好的耐腐蚀性：因耐磨复合钢板的合金层中含有高百分比的金属铬，故有一定防锈蚀和耐腐蚀能力；

（4）易于加工：耐磨复合钢板可以制成标准尺寸的钢板，重量轻，加工方便灵活。由于采用软质基板，因而可以向内冷弯成形，可以用等离子弧、碳弧等热源切割。可以拼焊成型，使现场焊接工作变得省时、方便；

（5）较高的性价比：耐磨复合钢板制造成本较高，使用寿命也有所提高，加之维修费用和停机损失的降低，使该复合板具有较高的性价比；

双金属耐磨复合板可用于冶金机械、建材机械、电力机械、矿山机械等行业中的各种易磨损设备零件的表面强化。典型的应用有：

（1）直接用复合板下料、滚圆、焊接成各类耐磨输送管道。如粉料空气输送系统，高炉水渣系统；

（2）根据设计要求向用户提供由复合板制造的耐磨配件，如磨机衬板、搅拌机刀片、风机叶片等；

（3）直接向用户提供复合钢板，由用户自行下料，拼焊完成现场施工项目。如料仓、溜槽等；

（4）根据用户零件磨损面积的大小，提供预制单元供现场拼焊维修。减轻现场焊接工作量。如工程机械的铲斗、挖泥船的挖泥斗；

双金属耐磨复合钢板与其他衬板相比，具有着自己的使用优

势。首先，提高经济效益，减少停机时间提高设备运转率，提高设备作业率，减少停产检修损失，提高产能，增加效益。其次，降低生产成本，维修成本，减少磨耗使设备产能降低及耗电增加的损失，减少工人数量，一次投资长期受益，性价比高。最后，改善生产环境，大大降低磨耗破损落料而污染环境，避免跑冒滴露，有利环境保护，有利于厂区清洁。

5.合金耐磨衬板

5.1低中合金耐磨衬板

低合金钢的出现可以追溯到19世纪的1870年，一种碳含量0.64～0.9%和铬含量0.54～0.68%、抗拉强度685Mpa、弹性极限410Mpa钢，第一次被采用于工程结构，建造了跨度158.5m的拱形桥梁。但这种钢不理想也是十分明显的，需要轧后热处理，难以机械加工，耐蚀性又不良。随后的一个多世纪的时间，世界各国不断探索，大体上可以把低合金钢区划为三个不同特征的发展阶段，在20世纪20年代以前，20～60年代及60年代以后。前两个阶段姑且合称为传统的低合金钢发展阶段，后一阶段可以称为现代低合金钢发展阶段（后面我们称它为微合金钢Microalloyed Steel）。

低、中合金耐磨钢的合金含量低，是近年来国内外发展较快的钢种，如德国蒂森克掳伯的XAR系列，口本的JFE-EH系列，德国的迪林根400V等[10]；国内发展出来的低、中合金钢系列如Cr-Mo系、Cr-Mo-Mn系，Cr-Mo-V系，Cr-Ni-Mo系等。由于低合金钢(合金元素含量<5%)和中合金(合金元素含量6%-8%)在通常情况下贵重元素如Ni含量较少，所含有的元素如Cr，Mn，Mo，Si，

RE等国内资源丰富;钢中添加的合金元素主要有Cr，Mn，Si,Mo,Ni, Al,W等。这些合金元素可以提高耐磨钢的淬透性和淬硬性，通过不同的热处理可以获得所需要的力学性能[11-14]。在硬度大于5 OHRC的情况下，冲击功可达20J/cm2，低合金耐磨钢加入的合金元素种类繁多，其牌号较为复杂，典型的低合金钢有贝氏体钢、马氏体钢、马氏体一贝氏体钢等。

低合金钢的力学性能特别是硬度和韧性可以在很大的范围内调整，可根据不同的使用条件，将强度、冲击韧度和耐磨性能综合考虑和匹配。只要不因脆性而引起断裂，其耐磨性随硬度的提高而增强。通常低合金耐磨钢以高强韧性、高硬韧性著称。其强度和硬度高于耐磨锰钢而在非大冲击磨损工况可替代锰钢；其塑、韧性高于耐磨铸铁，而在一定冲击载荷的磨损工况，使用寿命高于耐磨铸铁。

耐磨钢加入合金元素的主要目的在于提高淬透性、强度、韧度和耐磨性。最常用的添加元素是Mo、Cr、Mn、Ni、和Si等。耐磨低合金钢的铸造、焊接性能与其它低合金钢相似，碳量高时焊接性能较差。低合金耐磨钢，可按热处理和含碳量分类。

5.2高合金耐磨衬板

在国外，高合金耐磨讨板[17]以其高耐磨性和长使用寿命（一般在5年以上），早已得刊广瑟应用。我国抗磨高合金白口铸铁的研究始于20世纪，70年代束，由于材质、结构、生产工艺技术、价格、市场等多种原因，未能推广应用。我国企业市场需求，较早在国内开展高合金耐磨衬板的研究，目前产品已应用于郑州宝顺，山东大宇、北京新璀等多家水泥厂的大型磨机，均取得了良

好的经济效益。

高合金耐磨衬板具有如下优势：

(l)高合金耐磨衬板可稳定使用6-8年以上，产品质量合格率高，管理维护成本低。

(2)衬板性能稳定，与国外同类产品比，仅采购成本一项即可降低约46%，经济效益显著。

(3)衬扳厚度有的不足40mm，在钢球平均球径75mm的工况条件下，经受了考验，实现了安全生产。

(4)极大地降低了管理维护工作量，节约耗材。高合金耐磨[20]村板具有耐磨性好，使用寿命长等优点，在大型和特大型水泥磨中使用，5年内不需更换，可大大提高设备的运转率，降低生产成本和管理维护费用，实现高产低耗稳定运行，经济效益显著，具有很高的推广应用价值。

镍硬铸铁:镍硬白口铸铁是由澳大利亚Climax公司于1928年研制成功，是耐磨白口铸铁发展的里程碑。它是在普通白口铸铁中加入3.0%-5.0%Ni和1.5%-3.5%Cr，促使奥氏体延迟向珠光体和贝氏体转变，加之铬能抑制镍的石墨化作用，有助于形成稳定的渗碳体。虽然镍硬铸铁在生产工艺上比较简单，但其本质的脆性使其应用受到很大的限制。我国从国外引进的镍硬铸铁主要用于杂质泵设备上的叶轮、护板等。由于我国的镍资源比较缺乏，且价格昂贵。所以我国国内生产的镍硬铸铁很少。

6.其他类型耐磨衬板

6.1耐磨复合刚玉衬板

耐磨复合刚玉是将特种耐磨刚玉陶瓷片与令用橡胶经过高温硫化处理，镶嵌在特种橡胶内，再与金属板一体硫化粘接成整体，形成坚固且有缓冲力的防磨层。耐磨复合刚玉具有如下优点：（1）耐磨损，其耐磨性相当十锰钢的266倍，高铬铸铁的171. 5倍，但考虑到橡胶的老化现象，其耐磨性能只是普通钢板的3倍。（2）耐严寒耐高温，由十在橡胶中添加了多种成分，使橡胶在一50℃的低温和250℃的高温环境下也不会改变内部结构，从而避免橡胶老化，瓷片脱落。

（3）加土铺设简单，由十该材料较软，可以随母体成型，铺设速度快，铺设成本低，可以在较复杂的曲面进行成型。

耐磨复合刚玉的缺点为:（1）抗冲击性能虽然有一定的提高，但和钢质衬板相比，抗冲击性能较差，若采用耐磨复合刚玉，应在容易出现冲击的地方用其它耐磨钢板代替；（2）安装牢固性能不及其他衬板。

耐磨复合刚玉在市场上较容易采购，其原材料和铺设成本与NM360相当。建议在没有冲击，但对耐磨性有一定要求的场合铺设该衬板，尤其是不规则曲面或者一介质系统，铺设该材料较好。

6.2环纳复合衬板

随着树脂合成技术与塑料改性技术的深人发展，国内成功研究开发出了环纳复合衬板，它是以基础工程塑料为基料，通过加入改性单体与之反映而制成的复合塑料衬板。板材是通过化学方法共聚、接枝、交联、和物理改性、增强、共混成型，在原料中根据配方加人墨粉、PTEF、氮化硼,Mo凡等，使其摩擦系数降低更加耐磨；在强度及耐热方面加人了高岭土、滑石粉、及A1z03等

无机填料；加人了磷系阻燃剂、导电炭黑阻使产品具有了阻燃抗静电性能；为了提高产品的硬度和冲击强度，分别添加贵重的稀土元素，使之生产的环纳复合衬板具有耐高温、阻燃、易成型等优异的力学性能、良好的化学稳定性、是一种理想的衬板产品。

环纳复合耐磨衬板材[24]主要用于电力煤炭、冶金、化工等行业中易磨损和腐蚀较严重的设备料仓内衬，主要使用部位如下:

环纳复合板材采取不同的配方与加工方法制成性能超强的特种工程耐磨衬板、其耐磨性可达到普通炭钢的数十倍、有着超强的耐磨性能，优良的润滑性能，耐高低温、即阻燃，抗静电为一体，吸水率低、耐化学性强、在较强的外力和加热条件下其刚性及耐热性俱佳，是超高分子量聚乙烯、和尼龙的换代产品，环纳复合衬板自从问世以来已成功用于：唐山国丰钢铁有限公司、南阳天益发电有限公司、汽车卸煤沟、云南永昌钢铁公司、河北迁安燕钢、天津天丰钢铁公司、唐钢第一炼铁厂、京唐港钢铁有限

公司等一系列国家大型项目。通过实践证明环纳复合衬板在解决煤炭、水泥、钢铁、电力、焦化、玻璃、等行业的粉料对其储运设备粘接导致的堵塞、不畅、腐蚀，不耐磨、等问题上，有着优质、高效、长寿、高性价比根据目前情况、环纳衬板使用寿命比其它衬板延长五倍以上，并且效果大大优于其它衬板性能，由于其优越性，为企业每年大量节省备件费用，减轻了生产系统的劳动强度，提高物料输送能力、增加了各类料仓的寿命3-5倍以上、给企业带来了较好的经济效益。

6.3聚乙烯耐磨衬板

6.3.1超高分子量聚乙烯耐磨衬板

超高分子聚乙烯板简称UHMW-PE，是分子量高于150万的热塑性工程塑料，具有自润滑性、耐磨、不粘着性、抗冲击、对酸碱的优良耐腐蚀性。广泛应用于钢铁、电力、煤炭、水泥、矿山等行业的煤仓、料仓等部位。近几年在电厂的运煤系统落煤管系统中也常被用作衬板。但是超高分子聚乙烯板之所以耐磨，主要是与物料之间的摩擦阻力减小，聚乙烯板与煤炭之间的摩擦因数仅为钢板的1/3-1/4。另外，超高分子聚乙烯板的硬度较低，用尖锐的物体就可划出较深的印痕，不能耐受块状物料的冲击，对无尖角的物体耐磨效果较明显，如对粉状物体的输送衬板、炉前原煤仓内衬、电厂的排灰管等比较适合，在一定范围内可以替代不锈钢，提高经济效益。超高分子聚乙烯板具体性能[25]如下：

(1)高耐磨性：静摩擦系数为0.07，相当于不锈钢的9倍，聚四氟乙烯的6-7倍，HDPE的2倍。

(2)耐腐蚀性：可以在80℃的浓盐酸中应用，在75%的浓硫酸、

20%的硝酸中性能稳定。

(3)抗冲击性：抗冲击性居尼龙之首，无论是外力强冲击、内部压力波动，都难以使其开裂。其冲击强度是聚氯乙烯的20倍，尼龙66的10倍，聚四氟乙烯的8倍。

(4)耐低温性：在一269℃低温下，具有一定的延展性。

(5)不粘附性：吸水率极低具有自润滑特点。因此，其物理机械性能与使用的工作条件中的湿度因素无关。

6.3.2高密度聚乙烯耐磨衬板

高密度聚乙烯衬板英文缩写为HDPE，具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，耐环境应力开裂性，机械强度好。

(1)自润滑不吸水性：破坏因吸水形成分子链，消除粘结，下料自然顺畅。

(2)使用成本低：与同等功能产品如空气炮、振动器、不锈钢衬板等相比较，费用大大降低。

(3)高耐磨、抗冲击：加入多种改良剂，保持原有特性，静摩擦系数0.07，提高更具实用性优点。

6.3.3聚四氟乙烯耐磨衬板

聚四氟乙烯是四氟乙烯[26]的聚合物。英文缩写为PTEE，其制品用途广，具有极为优越的综合性能:自润滑性、耐高低温(-192℃-260℃ )、耐化学腐蚀、耐气候、高绝缘、高润滑、表面不粘附性、不燃性等优良特性。

(1)耐高低温性：使用工作温度达2500C，具有良好的机械韧性;即使温度下降到一1960C，也可保持5%的伸长率。

(2)耐化学腐蚀性：对大多数化学药品和溶剂，表现出惰性、

能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。

(3)耐气候性：有塑料中最佳的老化寿命。

(4)不粘附性：是固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质，它的摩擦系数为0.04，仅为聚乙烯的1/5，这是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳链分子间作用力极低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。

(5)耐大气老化性：耐辐照性能和较低的渗透性:长期暴露于大气中，表面及性能保持不变。

6.4聚氨酯复合衬板

聚氨酷弹性体是一种介于橡胶与塑料之间的高分子材料，它在具备一定弹性的同时，还具有很好的耐磨耐温性能和抗撕裂能力。若将该树脂与无机非金属硬质填料结合制成复合材料，则既可以增加材料的耐磨强度，又可缓解研磨体对衬板的冲击能力，提高衬板寿命。随着硬质填料的掺入可大大降低衬板的成本，提高衬板的竞争能力。

硬质填料与聚氨酷复合的关键在于二者的界面结合问题。一般无机填料很难直接与聚氨醋紧密的复合。以石英砂为例，若将砂粒不经任何处理加入到聚氮酷中，砂粒与聚氨酷的结合只存在简单的机械结合，而没有其他更强的键合。若作为耐磨材料使用，其剥离强度明显达不到要求。因此，制备聚氮酷硬质填料复合衬板，首先要考虑二者的界面结合间题。化学键是所有各种键合中键能最大的一种。硬质填料聚氨酷复合耐磨衬板[27]具有以下特点: (1)由于聚氨醋复合衬板具有很好的耐磨性和很强的耐腐蚀性，可延长衬板的使用寿命和使用周期。降低磨机维修费用，提

高工作效率。

(2)聚氨醋复合衬板只有钢衬重量的1/6，刚玉、陶瓷重量的1/3左右。使用复合衬板可降低设备的载荷，达到了节能降耗的目的。

(3)针对不同的使用要求可以灵活地加入不同的硬质填料，以适用于不同的领域。例如加入刚玉砂作为填料来代替刚玉衬，}司理也可替代成本较高的其它衬板，其适应性广，不污染物料。

(4)由于聚氦醋的阻尼和吸收作用，减弱了噪音水平，可改善工作条件。

(5)相对刚玉衬、莫米石衬降低了衬板的成本，而且安装维修方便。

综上所述，石英砂聚氮酚复合材料磨机衬板具有明显的优势和十分广阔的发展前景，值得我们进一步的探索与研究。

6.5耐磨陶瓷衬板

随着陶瓷与金属连接技术的逐步发展，陶瓷衬板[30]由十其耐磨性能强越来越多地成为研究的重点，而为了避免粘接而造成的结合强度低，在高温环境下易老化。采用陶瓷与金属的钎焊连接，

提高使用寿命，增强设备安全稳定性。A1

20

3

陶瓷具有硬度高，有

很好的耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性能，可以在1 600℃高温下长期使用，是一种很有前途的陶瓷材料。其主要特点如下:

(1)硬度高，耐磨性强。经有关单位测定，其洛氏硬度为80-90 HRC，比矿石、煤、灰渣等物质都要硬，其耐磨性相当十普通低碳钢的266倍。

(2)密度小，性价比高。氧化铝陶瓷的密度为3. 6-3. 9 g/cm;，不足钢铁的一半，同等厚度的氧化铝陶瓷比钢铁类材料能多施土1倍以上的面积。

(3)耐冲击性差，加土困难。氧化铝陶瓷硬度高，脆性大，强冲击下容易碎裂脱落，并且极难加土，施土时一只能用金刚石锯进行切割。

火力发电厂的运煤系统落煤管中常用的陶瓷复合材料目前主要是搪瓷衬板和三合一耐磨陶瓷复合衬板两种。

搪瓷衬板是在金属钢板表面高温焙烧瓷釉是一种陶瓷复合材料，瓷釉和基板的牢固结合，其渗透密着性能良好，瓷釉熔化在基板上，像镜面一样的光滑，具有硬度高、耐高温、耐磨、光洁、绝缘等特点。一般金属基板是普通碳钢，钢板厚度可根据工程实际要求选择，在火力发电厂落煤管系统中一般基板厚度不小于6mm。因为搪瓷衬板的表面光洁度高，因此在耐磨的同时，也能有效解决落煤管的粘堵问题，搪瓷衬板的市场价格一般为8000元/t，性价比适中，因而在国内电厂中应用较多。

三合一耐磨陶瓷复合衬板是陶瓷、橡胶、钢板的组合制品，将特种陶瓷片与橡胶直接硫化在带螺栓的钢板上而制成三合一结构(陶瓷+橡胶+钢板)，衬板与落煤管管孽直接通过螺栓固定，陶瓷块较小，常为半球形或方形，特点是:在钢板与陶瓷中间又加设橡胶层缓冲，克服了陶瓷不耐冲击、易碎裂的弱点，同时橡胶吸收冲击能量，消音效果显著，金属底板及联件不与物料接触，避免腐蚀磨损。另外三合一耐磨陶瓷复合衬板更换方便。因此三合一耐磨陶瓷复合衬板目前在国内电厂中应用较多。