风扇磨煤机冲击板磨损特性分析

风扇磨煤机冲击板磨损的特性分析
摘要：本文对风扇磨煤机的磨损进行试验测定，分析了冲击板在磨损过程中的特性以及冲击板抗耐磨性的对策研究。

文中说明了双金属复合浇铸成型的热处理工艺方法是解决风扇磨煤机磨损的有
效途径。

关键词：风扇磨煤机磨损试验特性
1.前言
风扇磨煤机的直吹式制粉燃烧系统在燃煤电厂的锅炉机组中应
用非常普遍，特别是在燃用揭煤的机组中成为制粉的主要设备。

但风扇磨煤机在工作中某些部件容易坏损，使风扇磨煤机的运行周期短、维修工作量大等问题，在一定程度上影响和限制了风扇磨煤机使用的寿命。

因此分析风扇磨煤机的冲击板在运行中的磨损问题，研制适合于风扇磨煤机工作工作的新材质具有十分重要的意义。

2冲击板耐磨性能试验概况
2.1试验。

冲击板耐磨性的测定实验采用4种不同材质的冲击板装在一个叶轮上进行测试的，四中材质板为：zgmn13、zgmnf3+（ti.mo.v）、zgmni3+ ti和zg2mn的型号。

为了比较与分析冲击板的磨损过程，风扇磨煤机的运行过程中，将它分隔成三个测定工况，每个工况终了均将叶轮取出，分别卸下各块冲击板进行称重、测绘与拍照，然后再按原方位复回，直到冲击板整个运行周期结束。

观察冲击板在磨损过程中对材质性能的影响程度，在测定周期结束时对磨损的冲击板进行化学成分以及机械性能进行测试。

2.2测定结果。

在第一次测定工况中，冲击板运行时间是301小时，磨煤量为2334吨，原煤中含有杂铁50公斤；在第二次测定工况中，冲击板运行时间是276小时，磨煤量为1983吨，原煤中含有杂铁48公斤；在第三次测定工况中，冲击板运行时间是923小时，磨煤量为6045吨，原煤中含有杂铁148公斤。

通过测定结果可以看出，风扇磨煤机在运行中，冲击板的磨损率在不断的变化。

3冲击板磨损过程的特性分析
3.1冲击板磨损的机理。

风扇磨煤机不仅有碾磨破碎的功能，而且还有供风送粉的作用。

风扇磨煤机冲击板的磨损是属于磨粒流的“冲击”磨损，既有磨粒的撞击，又有含粉气流的冲刷。

风扇磨煤机按磨料的速度与方向以及冲击板受到冲击载荷的大小，其磨损的机理可以分为以下三种不同形态。

（1）凿削冲刷磨损（斜冲击磨损）
凿削冲刷磨损是一种具有强烈冲击因素的撕裂形式，煤颗粒流在高运动下受到冲击，叶片受到严重的削槽，并逐步加深。

在运行的过程中，其破坏程度主要取决于冲击板的运动速度和方向。

在磨粒流的冲刷下，其磨损强度可以通过函数公式表示出来。

式中，m—磨粒质量；vk—磨粒流的冲刷速度；n—指数（与磨粒能量分布有关，一般n=2～ 3）；a—磨粒流的冲击角；σy一被磨损材料的流动应力。

从公式中可以看出，在斜冲击磨损中，其磨损强度和磨粒质量、冲击速度与角度以及冲击板材质的流动应力有关系。

（2）冲击变形磨损（正撞击磨损）。

在周期性交变载荷的作用下，原磨粒不断地碎化，在磨粒接触点处有集中的压应力，这种应力能够引起金属表面上的延性组分的疲劳和塑性流动以及脆性组分的
剥落。

这种磨粒的正撞击所引起的最大应力可以用
式中，σmax—金属表面上产生的最大压应力；γ—磨料的比重；k1、k2—被磨损材料与磨料的应力系数；vκ—磨粒的撞击速度；e1、e2—被磨损材料与磨料的弹性模数。

从上式可以看出，在撞击点处的最大应力与磨粒尺寸大小无关，而与被磨损材料、磨
料的弹性模数以及磨粒撞击速度有密切的关系。

（3）低应力擦伤磨损（表层磨损）。

这种磨损特征是在金属表面上产生滑动磨擦，磨粒受到的应力很小（均小于磨料的压碎强度），这种磨损强度可以用下式表示。

式中，vs—磨损强度（体积磨损量）；cs—系数（与磨粒表面特性、运行条件及方式等有关）；p磨粒总载荷；s—磨擦行程；d—磨粒的外形尺寸；h—被磨损材质的硬度。

从上式可以看出，磨损强度与磨粒总载荷、磨擦行程、磨粒外形尺寸成正比，而与被磨损材质的硬度成反比。

3.2磨媒过程的磨损特性。

风扇磨煤机的磨煤过程就是煤粒的破碎与干燥的过程。

对于含有一定煤粒的磨料来说，煤粒受到撞击、破碎与脆裂，从而产生一定的机械效应和热力效应。

因此，风扇磨煤特性导致的磨煤机内煤粒破碎过程是在冲击力、剪切力和摩擦力以及热应力等的综合作用下
进行的，这种磨损与风扇磨冲击轮的能量（圆周速度）、磨煤机入口处的煤粒浓度以及进磨煤机前的煤的干燥程度有关。

风扇磨煤机冲击板在工作中，前三种磨损形态同时存在，冲击板所处的位置不同，当煤粒粒受到干燥介质的气流加速时，煤量携带一定的动能去碰撞冲击板的某一部位。

在分析冲击板的磨损过程中，不仅要考虑这种总能量的影响，而且还要考虑冲击角度、材料的硬度与磨粒流的运动速度等重要因素。

4提高冲击板耐磨性的探讨
4.1冲击板磨损的应力分析。

在风扇磨机冲击板运行中，由于煤粒流对冲击板具有冲击作用，因此在选择冲击板的材质时，应该选择具有较高塑性、强度和忍耐性，这样才能提高冲击板的适应时间长度。

现今的高锰钢成为冲击板制作的良好材质，它的高强度、高韧性和冷硬化的特性能够提高屈伏极限与强度。

固体弹性变形是载荷在屈伏强度以下才能发生的。

若在金属基体上所加的法向应力（压应力）能够使其中某一表面引起塑性流动，该表面上就会产生‘冷加工硬化效应’，使表面转变为马氏体层，硬而耐磨，而且里层仍保持着韧性。

当外层随时间被磨损后，新的马氏体层又形成，因而不断地保持着适当厚度的硬层。

4.2提商冲击板耐磨性的途径。

风扇磨冲击板的磨损过程是比较复杂的，要想真正的解决此类问题，就必须搞清楚它的机构和工作原理，同时对材料的磨损进行客观的分析研究。

风扇磨在运行中，虽然其冲击板受到的冲击载荷是低应力的，但在人磨煤粒中不可避
免的渗杂石块和铁块等物质。

这对冲击板材质的强度、硬度、弹性和延伸都产生影响。

目前，所采用的“双金属复合浇铸成型”的热处理工艺方法成为解决风扇磨冲击板耐磨性的有效措施。

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