磨煤机是火力发电厂的重要设备之一，磨辊和衬板是磨煤机的关键核心部件，其质量的优劣，特别是耐磨性能直接影响到制粉效率、煤粉质量、磨辊消耗和生产成本。在制粉工况条件下，以往任何磨辊材料都会有较为严重的磨损，当磨损达到某一限度后，磨辊外圆过小即报废。因此，国内外都在大力研究复合铸铁、离心铸造及堆焊磨辊等工艺，其目的就是制造一种新的复合磨辊，使磨辊基体与工作面均能满足于磨煤时的抗冲击、耐磨损等性能要求。

　　传统磨煤机磨辊及磨盘衬板一般采用耐磨合金整体铸造或采用堆焊耐磨合金的方法制造，但往往存在磨辊辊体成本高、脆性大、易断裂和开裂等间题n-2，因此国内外部分公司在制造磨煤机磨辊及衬板时开始采用复合耐磨堆焊的方法，复合制造工艺是将来的一种发展方向。本文在前人研究的基础上，提出了一种制备金属陶瓷复合磨辊及磨盘衬板的新工艺，旨在提高磨辊基体及磨盘衬板的综合机械性能，延长其使用寿命。

　　1磨煤机工作原理及工况特点每台磨煤机配用3个磨辊和1个磨盘，磨辊及磨盘是磨煤机的核心部件。磨煤机依靠压碎和碾磨作用将煤粉碎。原煤下落在磨碗中间，煤受到磨碗转动而产生离心力，进入磨辊与磨碗之间。依靠磨弹簧加载装置的预紧力及一部分磨辊自身的质量，磨盘带动煤层，煤层通过摩擦力带动磨辊转动，使磨盘衬板上物料受到碾压和剪切的共同作用加以粉碎，导致磨辊外侧磨损严重，磨损区呈现有方向性的波浪形状，因此磨煤机磨辊及磨盘衬板运行到一走时间后就会失效，这就要求磨辊及衬板表面必须具有良好的耐磨粒磨损性能，以满足生产要求。

　　2金属陶瓷复合磨辊及磨盘2.1磨煤机磨辊及磨盘衬板的制造现状型代表为HP型中速磨煤机、MPS型中速磨煤机及MBF中速磨煤机。

　　中速磨煤机的失效形式主要是煤对磨辊及磨盘的摩擦损耗产生的三体磨料磨损，其磨损方式主要是煤中硬质颗粒对碾磨件表面造成的显微切削、犁沟塑变及碳化物破碎与剥落。由于恶劣的工作环境，备件成本高，整体铸造和堆焊是目前制造及修复磨辊、衬板的主要手段及措施。受煤质的影响，磨辊一般寿命只能达6 000~10000h，磨损后期的磨损深度在60mm左右，甚至有磨穿现象；同时，表面会出现凹孔、犁沟现象，使得磨钱兵等：中速磨煤机金属陶瓷复合磨辊及磨盘的研究bookmark2煤电耗增加，磨煤出力降低达5%以上，无法保证*小出力，振动明显增大。磨穿的辊套只能报废，增加了电厂的维修成本。

　　新技术，把陶瓷块镶嵌在磨辊套中，耐磨陶瓷块工作面如蜂窝状，这种复合层的硬度可达HRC66，具有超强的耐磨性能，但价格昂责，且其在国外生产，交货期很长。

　　颗粒增强复合材料在近年来得到广泛的研究和应用，它采用在金属基体中引入具有高耐磨性高硬度的硬质相的方法提高材料的耐磨性。如果材料整体复合，虽然耐磨性得到提高，但其加工性不好、制造困难、质量不稳定，而且材料的韧性下降、成本也比较高。在实际服役过程中，特别是对一般的耐磨件，磨损主要发生在特定部位，如构件表面，当这些部位被磨坏或尺寸被磨小时，就会导致整个零件的报废。在实际场合下，并不要求材料整体或整个零件耐磨，只要提高材料局部（工作面）的耐磨性，就可大幅度提高零件的使用寒命。如电厂、水泥厂的磨辊和磨盘的磨损，主要发生在工作表面，其他承受冲击载荷的部分则需要非常好的韧性。

　　2.2金属陶瓷复合磨辊及磨盘的制备针对目前陶瓷颗粒增强金属基复合材料存在的不足，作者提出2种新的工艺方法。

　　方法1.将预先铸造好的与工件表面形状相吻合的网格状预制件（由金属陶瓷颗粒浇铸体的复合材料制备而成）固定在磨煤机磨辊或磨盘砂型的表面，将高铬合金熔液浇铸在砂型型腔内，冷却成型，制备成金属陶瓷复合磨辊及磨盘。该复合磨辊及磨盘的表面具有金属陶瓷网格增强体。这种工艺的优点是可使金属和陶瓷各自的缺点通过彼此的优点被弥补，既保持抗冲击性能又能使材料的韧性得到提高，其使用寒命可达到20 00025000h，故采用这种工艺制成的磨辊、磨盘使用寒命是传统整体铸造的高铬合金辊套、磨盘以及堆焊的辊套、磨盘的2倍以上。磨煤机金属陶瓷复合磨辊如所示。

　　方法2.通过特有技术将高铬合金熔液及陶瓷颗粒（氧化锆增韧氧化铝）混合后浇注在磨辊或磨盘的表面，得到表面具有金属陶瓷颗粒增强体的磨辊或磨盘。混合陶瓷颗粒体积占比为45% 55%，陶瓷颗粒经权威机构检测并出具检测报告，陶瓷颗粒硬度为HRC79，故采用这种工艺制成的磨辊或磨盘使用寒命比高铬合金材料大大延长。磨煤机金属陶瓷复合磨盘衬板如所示。

　　采用上述2种新工艺制备的金属陶瓷复合磨辊及磨盘已在水泥厂、电厂投入生产使用，运行陶瓷复合磨辊形貌如所示，使用1年后的高铬合金磨辊形貌如所示。

　　使用1年后、采用新工艺制造的金属陶瓷复合磨盘衬板，其形貌如所示，使用1年后的高铬合金磨盘衬板，其形貌如所示，经现场测量，前者*大磨损深度10mm，后者*大磨损深度30mm，经对比可知金属陶瓷复合磨盘衬板耐磨寒命明显高于高铬合金磨盘衬板。

　　2.3金属陶瓷复合磨辊及磨盘的优点增加耐磨寒命。所采用的陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料，其硬度在HV2100以上，因此具有远超高铬和堆焊材料的寒命。

　　降低停机时间。金属陶瓷工件使用寒命是高铬铸铁和堆焊材料工件的2倍以上，停机时中国电力间可减少1-3次。

　　安全且可靠。将陶瓷材料的耐磨性和钢铁基体的机械性能有机地结合起来，既有陶瓷的高耐磨性能，同时也具备了钢铁基体机械性能，陶瓷不易破碎、脱落。

　　研磨效率提高。陶瓷材料的耐磨性能远高于高铬材料，使其能更好地保持原始外形，使出力得到更好的保证，因而可稳走磨煤机产量和降低磨煤机的生产成本。

　　节约成本。采用新工艺生产的金属陶瓷复合磨辊、磨盘，在相同的使用周期内，无需堆焊，既减少了检修次数，又减少了检修费用，从而大大降低了生产成本。

　　独特的复合结构可循环使用。新工艺的特点还在于磨辊滚套衬板磨损后，可继续使用原来的的辊芯，表面可再次采用复合金属陶瓷辊套衬板，即表面可拆卸、更换，从而大幅降低因购置新品、库存备件和停机检修所造成的经济损失。

　　2.4采用金属陶瓷复合磨辊及磨盘的经济效益直接经济效益：金属陶瓷耐磨辊套、衬板的单面使用寿命为高铬铸铁和堆焊的2倍以上，也就是相当于高铬铸铁辊套、衬板使用一次后再加上堆焊一次后的使用寿命之和。相同使用寿命情况下，金属陶瓷耐磨辊套、衬板价格仅为高铬铸铁辊套、衬板的75%.间接经济效益：金属陶瓷耐磨辊套、衬板的磨损深度即使在45mm左右，其磨损表面也是均匀的，没有凹孔和犁沟现象，因而完全保证了磨煤机磨损后的出力。同时，金属陶瓷耐磨辊套、衬板表面的特殊颗粒结构减少了它们与物料间的相对滑动，可以提高磨煤机出力5%左右，磨损后期的磨煤机出力变化很小，通风阻力和振动也明显降低。与高铬铸铁磨辊比较，金属陶瓷耐磨复合磨辊磨煤单耗可降低1（kWh）/t，磨损后期二者的区别更加明显，若磨煤机全部采用金属陶瓷产品，单台炉每年可以节约电费20万元左右。以2x300MW机组计算每台配套5台磨煤机，每年可节约磨辊、衬板配件费用250万元；以2x600MW机组计算每台配套6台磨煤机，每年可节约磨辊、衬板配件费用300万元；以2x1000MW机组计算每台配套6台磨煤机，每年可节约磨辊、衬板配件费用400万元。

　　3结语由以上分析可知，采用本文工艺方法制造出的金属陶瓷复合磨辊及磨盘，解决了现有制造技术的不足，提高了磨辊及磨盘的使用寿命。磨煤钱兵等：中速磨煤机金属陶瓷复合磨辊及磨盘的研究机采用金属陶瓷复合磨辊及磨盘，可直接和间接提高发电机组的经济效益和安全运行水平。相信金属陶瓷复合磨辊及磨盘将会在我国电力及相关行业得到推广和应用。