吉林石化公司动力二厂机炉二车间的2台250/390型球磨机，是锅炉制粉系统的主要大型设备。原煤经给煤机进入球磨机简体内，球磨机以22r/min的速度旋转，原煤和钢球在带有波浪型衬板的作用下随之转动，因转速低，当与水平面成一角度时，因自重作用下滑，煤、钢球、衬板波浪面之间相互磨擦碰撞，煤被粉碎，由球磨机出入口形成的风压差将煤粉送入粗粉分离器等其它制粉系统中。球磨机本体由厚18mm Q235钢板焊成Ø2500mm×3900mm筒形，由螺栓与两侧带有空心轴的端盖固定，并与前后轴瓦定位，端盖一侧装有大齿轮与小齿轮啮合，通过减速机与电机连接组成传动装置，衬板由厚6～15mm石棉板与简体隔离，以达到减振保温的效果，衬板由固定楔铁和调整楔铁专用螺栓固定在简体内圆周上。两端盖内侧扇型衬板与同等厚的石棉板与端盖隔离，并用专用螺栓与端盖固定，使简体内组成工作面。简体衬板螺栓为特制专用螺栓，螺栓一端为52mm×52mm平面方头，方头高28mm，四边为斜面，通过中心线的夹角40°，螺栓另一端为M30×130mm的螺杆，总长180mm（见图1）。装配顺序为：以筒体为基础，内置石棉板、楔铁、螺栓穿入楔铁锥孔及简体螺孔内，穿入简体外螺杆缠绕石棉绳，并放置垫片，由M30螺帽预紧，试运行后把紧，并用同样螺帽锁紧，简体外部由防护罩、保温材料组成保温层，由M12×60的螺栓连接置于简体外圆周。
1球磨机运行中螺栓发生异常
球磨机在运行中，由于各种因素首先造成衬板螺栓损坏，以1#～4#球磨机为例，多次发生螺栓损坏现象： (1)螺杆与锥面方头结合处断裂(见图2)。断面特征为：银灰色细晶粒面，螺杆端面呈表面圆滑外凸状。分析：在运行中，螺栓在螺帽紧力作用下，锥面与锥孔配合，螺杆通过锥面产生一个拉力，衬板在工作中受钢球冲击力产生变形，致使楔铁位移，螺栓方头随之位移，螺杆通过螺孔与筒体固定，使螺栓方头与螺杆接合处产生弯曲，螺栓的结构使螺杆与锥面结合为直角，螺栓的抗拉强度和弯曲应力指标在冲击振动等特殊条件下会达到极限，产生应力集中，使直角线处产生裂纹直至断裂。(2)螺帽与垫圈结合面处的螺杆发生断裂（见图3）。断面特征为：断裂处与螺帽端面平齐，断口约1/3处可见断裂痕迹线，a处呈灰色，b处为银灰色细晶粒面且均匀。分析：紧固后的螺栓、螺帽端面与螺杆成直角，在直角处由于螺纹的存在及交变载荷昀作用，应力集中，强度减弱，在此处螺纹内产生裂纹，衬板在长期受钢球的磨损下变形，直至局部损坏，碎小的钢球进入损坏部位，并充满于衬板与简体间的空隙，不断的挤压加速了衬板对楔铁的作用力，使楔铁两斜面产生滑动。锥孔和方头斜面贴合的螺栓产生一个剪切应力，使裂纹处的强度小于剪应力强度，加速了此处的断裂。(3)螺栓松动形成磨损。在安装和使用过程中，方头斜面与楔铁锥孔配合得不好，有凸起物形成间隙，受钢球冲击，凸起物逐渐消失，当螺栓与简体转动到无冲击时，造成螺栓松动。同时，各部衬板之间接触不良，运行中除钢球作用外，衬板之间在重力下相互磨合，间隙增大，减少了对楔铁的作用力，使螺栓最终因紧力不足而造成松动。螺栓松动，易使楔铁、衬板脱落造成损坏，发生不制粉、漏粉等严重后果。上述原因，造成14～44球磨机每月需停车数次更换损坏的螺栓，影响制粉系统的正常运行，同时还增大了工人的劳动强度。
为保证螺栓的正常使用周期，使螺栓的工作性能满足工作条件，必须寻求螺栓的各项最佳技术指标，为此进行了如下改进。
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2衬板螺栓材质的选择
固定球磨机衬板、楔铁的专用螺栓在运行中，受到拉应力、弯曲剪应力、交变载荷等作用而损坏。因此螺栓质量高低是关键。以往该车间在检修球磨机时，对螺栓材质进行过多次改进，先后使用过Q235、20#、35#、454、20CrMo、35CrMo等材质，因含碳量不同，抗拉强度6。、屈服强度6。、延伸率6、收缩率Il，、冲击值Qk、硬度值HB均不同，损坏程度各异，但含碳量>0.35%或<0.20%的损坏较重。从碳素结构钢的机械性能看，此螺栓应主要选取6b、a，HB三项为综合指标，在10#～50#钢之间，随着含碳量的增加，6b、HB值在增加，而Ok值在减少。满足螺栓指标中25 8钢较为理想，即6。2451 N/mmz、Q r>88 J/mm2、HB<170。若在碳素结构钢的基础上加入Cr、Mo等合金元素，组成合金结构钢，可使6bak、HB值得到改
善。以12CrMo—42CrMo合金钢为例，合金含量一定时，与同等碳素结构钢比，随着含碳量的增加，6b、ak值、HB值相应增加。在综合指标中，20CrMo钢较为理想，即6 b=882 N/mm2，a r2109J/mmz，HB<197。将254钢与20CrMo钢综合指标进行比较可知，20CrMo钢优于254钢。表1为该车间球磨机试运转至今所用几种不同材质螺栓的各项指标。
由表1可知，20#～45#钢随着含碳量的增加，6b、6。、HB值增加，6、V、a。值减少，加入Cr、Mo合金元素后，6b、6。、HB值明显增加，而6、Ⅲ、a。值相应增加，合金钢螺栓强度明显大于碳素结构钢螺栓强度，然而20CrMo钢的价格远高于208钢和35#钢。实际应用中，由于20CrMo和35CrMo钢螺栓损坏率远小于碳素结构钢螺栓，
延长了螺检使用周期，减少了检修次数，增加了球磨机运转效率，综合效益可提高。
3衬板螺栓结构的改进
根据球磨机简体衬板螺栓损坏原因及受力分析，为降低螺栓损坏，提高使用率，在加工中，螺杆与锥面方头接合处应圆弧过渡相切（见图4）。因为在运行中，由于振动冲击力、拉应力等造成应力集中部位，可通过圆弧使应力分散，不易产生裂纹。
由表1可知，20#—45#钢随着含碳量的增加，6b、6．、HB值增加，6、ll，、a k值减少，加入Cr、Mo合金元素后，6 b、6。、HB值明显增加，而6、Ⅲ、Qk值相应增加，合金钢螺栓强度明显大于碳素结构钢螺栓强度，然而20CrMo钢的价格远高于204钢和354钢。实际应用中，由于20CrMo和35CrMo钢螺栓损坏率远小于碳素结构钢螺栓，延长了螺栓使用周期，减少了检修次数，增加了球磨机运转效率，综合效益可提高。
根据球磨机简体衬板螺栓损坏原因及受力分析，为降低螺栓损坏，提高使用率，在加工中，螺杆与锥面方头接合处应圆弧过渡相切(见图4)。因为在运行中，由于振动冲击力、拉应力等造成应力集中部位，可通过圆弧使应力分散，不易产生裂纹。
在楔铁锥孔内斜边与四方孔的直边相交处应去掉棱边，制成内圆弧过渡相切并与螺栓方头与螺杆相同（见图5）。在楔铁强度不受影响时，尺寸应尽可能大些，为10～20mm，有利于增强螺栓的强度。在保证螺栓的螺纹有效长度L加工量L+10mm时，其余为锻造或铸造成型，这样可使螺栓内部金相组织结构与螺栓应力方向重合，晶粒排列的组织与螺栓轮廓相吻合，提高螺栓的抗拉强度及使用效果。
4衬板螺栓的安装
250/390型球磨机衬板螺栓起着衬板通过楔铁与简体间的连接固定作用。为增强可靠性，消除其它因素的影响，安装时应注意：楔铁锥孔与简体螺栓孔应对中，在螺栓穿入简体后方头与锥孔紧密配合，螺杆径向与简体螺孔应有Imm间隙，以防止产生剪应力；衬板之间、衬板与楔铁之间的配合面要光滑，装配后无窜动；衬板对楔铁作用力要两侧均等，楔铁装配高度应平齐，以防止衬板位移，螺栓产生弯曲；螺帽垫片应由普通平垫制成如图6形状，以使石棉绳在此洼窝内更好地密封螺栓与简体的径向间隙，防止煤粉外漏；当球磨机运行1周后，应对衬板螺栓进行全面检查，并保持紧力一致。
5结论
球磨机属大型转动设备，易出现的故障多数为螺栓损坏，因此在球磨机正常运行中，要注意观察运行情况，发现螺栓损坏要及时处理，以免衬板由此脱落，造成检修增加甚至停车而影响生产。应加强巡回检查，时刻了解和掌握设备状况，及时解决不合理的结构，以提高球磨机的工作效率。
