高压辊磨机技术的应用始于20世纪80年代，从80年代中期到90年代初期，该项技术主要用于水泥行业和金刚石矿业，并逐步成为生产工艺中的关键装备。90年代中后期，随着*为关键的耐磨柱钉辊面技术的研发应用，使得高压辊磨机在矿物加工领域的应用得到了快速推广，自2000年开始在有色和贵金属矿山的硬质矿石碎磨工艺中得到较大规模应用。高压辊磨机是采用高压料床粉碎原理进行工作的（见），来自活动辊液压系统的巨大压力作用在物料上，其压力达到50~300MPa，柱钉辊面在运转过程中承受着巨大的正压力、切向力及交变应力，受力情况非常复杂，在这种情况下，经常发生柱钉辊面的磨损及失效现象，如何提高柱钉辊面的耐磨性和可靠性成为各研究单位及设备厂家的大课题。

　　1柱钉辊面自生成料衬原理及辊面失效形式柱钉辊面采用自生成料衬原理，即柱钉与柱钉之间填满了结实的物料细粉，高压辊磨机工作时，含有一定水分的细粉物料在高挤压力作用下而被充填陈代彦（1983），男，工程师，230051安徽省合肥市望江东路在柱钉之间，在整个辊面包奄了层结实的料衬，从而有效的保护了辊套基材；而突出的柱钉选用高硬度、高耐磨并具高韧性的硬质合金，该合金由粉末冶金烧结而成，柱钉与辊套基材采用不同的材质有机结合在一起，见。

　　柱钉辊面自生成料衬原理柱钉辊面的失效形式主要有3种。**种是辊面磨损严重但不均匀，导致两辊子间缝隙过大，不能形成稳定、连续的料床，挤压效果变差。第二种是断钉现象，如所示，一旦发生断钉，柱钉间的料衬就遭到破坏，并随着断钉数量的增加，自生成料衬的难度增大，从而使辊子基材直接与颗粒物料接触，导致辊面磨损加剧，甚至剥落或被坚硬物料啃出大坑。

　　第三种情况是掉钉，即柱钉从柱钉孔里脱落出来，处理方式自然是将新的柱钉重新植入辊套，如所示，但由于新植入的柱钉与原有的柱钉存在高度差，导致辊面不平整，新植入柱钉容易发生第二种失效形式。

　　新植入的柱钉2柱钉辊面断钉的原因分析从柱钉断裂截面形状可以看出柱钉是受到了很大的切向力而被剪断的。按*理想的运行状态分析，当高压辊磨机柱钉辊面只承受正压力时，其寿命及可靠性会大大提高，在生产过程中由于种种原因（如辊子转速不一致以及大块坚硬物料进入辊子等），柱钉辊面承受很大的切向力，当应力超过柱钉材料的极限应力时，就会发生辊面断钉现象。下面通过ANSYS软件模拟载荷加载方向不同时柱钉的应力状态。由于柱钉尺寸远远小于辊面，故在模型中只取辊面的部分，然后将柱钉镶嵌其中，辊面采用粗网格划分，柱钉采用细网格划分。在辊面的上下和左侧定义全位移约束，在柱钉孔和柱钉接触的地方定义接触约束，在柱钉端面添加负载。

　　当辊面承受负载大小为100MPa，方向与水平方向的夹角a=0的压强时，柱钉的应力分析见。

　　从可以看出，当a=0时，柱钉所承受的*大应力值为241MPa，远远低于柱钉材料的*大抗弯强度屯=2 800MPa，即高压辊磨机在这种工作条件下，柱钉处于非常安全的状态。

　　当辊面承受负载大小为100MPa，方向与水平方向的夹角a=6的压强时，柱钉的应力分析见。

　　=6负载P=100MPa时柱钉的应力状态从可以看出，当a=6时，柱钉所承受的*大应力值为1730MPa，而高压辊磨机安全系数一般取B=2.0，可以计算得出实际安全系数S=1.6 　　因此，在载荷值相同的情况下，载荷方向小幅变化会引发柱钉应力值的巨大变化，在生产应用中一定要控制好高压辊磨机给料粒径、辊子转速等因素。

　　3大柔性液压系统对柱钉的保护高压辊磨机是应用高压力粉碎不均匀的块状物料进行工作的，为保证粉碎效果，挤压应力必须高于某一特定值（50~300MPa），因此，系统长期处于高负荷和高冲击的恶劣工作状况下。若高压辊磨机液压系统采用大容量蓄能器并在工作时处于开启状态，可以大幅度提高液压系统的柔性，我们称之为机在高负荷、低冲击的状态下稳定可靠的运行，不仅有效地降低了传动系统的冲击负荷，也为延长柱钉辊面的使用寿命提供了有利条件。所示为不同容量蓄能器的液压系统在有异物进入高压辊磨机系统时，柱钉辊面所承受的不同冲击应力值。

　　从可以看出，当液压系统采用的蓄能器容量为2x4L时，其柱钉辊面所承受的冲击应力值高达16x104MPa，当蓄能器容量为2x8L时，柱钉辊面所承受的冲击应力值降至5x104MPa，当蓄能器容量增加值2x40L时，柱钉辊面所承受的冲击应力值只有2.2x104MPa，所以大柔性液压系统对柱钉辊面具有很强的保护作用，可以减轻柱钉由于异物进入而承受的巨大冲击应力，降低柱钉断裂的可能性。

　　异物进入高压辊磨机时不同液压系统辊面所受的冲击应力4提高高压辊磨机作业率的措施为了延长高压辊磨机辊面的使用寿命，提高其工作可靠性及保证挤压效果，在进行工艺设计及现场使用中可采取以下措施。

　　在矿石配料系统中必须设置除铁器以及金属探测仪。高压辊磨机柱钉辊面*怕的就是金属异物进入旦进入高压辊磨机系统很有可能发生断钉及柱钉崩块的现象，甚至啃伤辊子的基材，安装除铁器可降低金属异物进入高压辊磨机的可能性。

　　严格控制高压辊磨机给矿粒度，某些制造厂家为了宣传高压辊磨机，声称研制的高压辊磨机能处理大粒径的矿石，而大粒径的矿石会对辊面造成很大的损害，经验表明，高压辊磨机的*佳给料粒控制给矿物料的水分。给料水分含量高时，会造成挤压后的料饼物料不易分散，导致细粉不能有效地分选出来，降低高压辊磨机的处理量；给矿物料水分含量过低时会影响高压辊磨机辊面料衬的形成，加速柱钉辊面的磨损，还会影响高压辊磨机料床的稳定性，水分控制在4%左右时，高压辊磨机的工作状态较理想。

　　高压辊磨机的压力控制，所示为高压辊磨机挤压效果与投影压力之间的关系。挤压效果用挤压后-80粒级含量的百分数表示，投影压力指高压辊磨机液压系统提供的整体压力F与物料受力面积A的比值，从图中可以看出投影压力在80~120MPa时细颗粒含量增加速度*快，粉碎效率较高，超过150MPa后不再增加。所以在实际使用时必须结合高压辊磨机的规格型号、液压缸的大小及数量来调节其工作压力，同时还要根据给料性质（如矿物的易磨性及组成成份）进行操作压力条件试验。由于物料的受力面积受高压辊磨机咬入角a的影响，a角随辊面、物料的变化而变化，很难得到准确数据，一般采用投影压力Pt= D）来进行计算，其中B为高压辊磨机辊子的辊宽，D为高压辊磨机的辊子直径，实践经验表明，当Pt=3 ~4N/mm2时（具体数值与矿石有关），高压辊磨机的挤压效果*佳。

　　5结语在国内外开发出的各类超细粉碎设备中高压辊磨机在节能降耗、提高作业效率、增加有用矿物回收率等方面具有明显的应用优势，已成为新建或改扩建选矿厂时的重要考虑方案。在国外，特别是大型铁矿选矿厂，高压辊磨工艺已成为优选方案，在国内，随着结构、材料及性能上的不断改进，高压辊磨技术将逐步在冶金、有色矿山普及使用，具有巨大的市场前景。