陈远平
摘要通过对德国ZM42-56磨煤机研磨件的国产化实践，比较国产和进口研磨件的特点，分析国产研磨件存在的问题及改进办法。
关键词磨煤机研磨件国产化
中图分类号TK223.25文献标识码B
一、前言
ZM42-56磨煤机是德国CPAG公司生产制造的E型中速磨煤机，其性能优良，故障少，运转稳定，电耗低，制粉效率高。非常适合于直吹式制粉燃烧系统的小型热电站锅炉的配套使用。机体的内部结构有上、下磨环。上、下磨环之间排列5个直径600mm、壁厚120mm的空心磨球，如同一个巨大的没有保持架的平面推力滚珠轴承。上、下磨环和磨球是磨煤机制粉的核心部件，称为研磨件。上磨环保持架与地面液压装置之间沿机体圆周均匀布置三条牵引钢丝绳的垂直拉接，磨煤机的研磨力靠液压装置压紧上、下磨环和空心磨球，研磨力＞4.0MPa。磨煤机运转时，下磨环由减速机带动水平转动，4L磨环不转，磨球在上、下磨环之间的环型滚道中滚动和自转。公司热电站共引进了四台ZM42-56磨煤机作为锅炉制粉系统的核心设备，每台锅炉配两台磨煤机。四台磨煤机于1996年安装、调试，1997年满负荷投入正常运行。
二、研磨件国产化的提出
设备在使用一定时间后，零部件出现磨损，需要更换。研磨件是磨煤机的核心部件，在磨损到一定程度后对设备的安全正常运转产生了威胁，极易造成设备事故。由于购买进口研磨件价格昂贵且周期长，既增加了维修成本也不利于磨煤机的维修保养。为了节约维修费用，降低维修成本，必须走研磨件的国产化道路。
三、研磨件的技术要求
磨煤机工作时研磨的材料是煤，这些煤虽然已经过破碎、除铁等前处理工序，但并不能把所有铁等金属杂质完全除掉，煤破碎后仍有一定的粒度及存在石块和煤研石等坚硬的物质，致使磨煤机工作时，存在上下方向的撞击和振动，研磨件则是撞击、振动的承受者。因此，要求研磨件必须有较好承受冲击的能力和耐磨性。根据实际使用情况，对国产化后的研磨件提出了下列技术要求。
1．研磨件的材质要求
耐磨性能要好，应能达到进口研磨件设计的18000～20000h的使用寿命要求，且冲击韧性好，工作中能够承受强烈的冲击而不会损裂，具有较好的吸震性，能吸收消化运转时产生的振动。
2．研磨件的制造质量要求
(1)上、下磨环铸件无夹砂、缩孔和裂纹，时效性好，无变形扭曲，各种装配尺寸应加工精确。
(2)空心磨球铸件无夹砂、缩孔和裂纹，椭圆度和球外径偏差小，要求≤5mm。壁厚均匀，壁厚差≤10mm。
四、进口研磨件和国产研磨件应用比较及改进意见
热电厂自2001年初开始研究和使用国产研磨件。实践证明，国产研磨件完全可以满足使用和生产要求，研磨件的国产化工作是成功的，取得了令人满意的效果和较好的经济效益。降低了进口设备的维修费用。进口和国产研磨件的特点比较、分析如下。
1．进口研磨件
制造质量好，磨球大小均匀，椭圆度误差小。磨球表面圆滑，磨球的硬度比上、下磨环大，下磨环环型滚道使用后微起皱折，可以起到吸震、减震的作用，有效保护了下磨环底部的减速机。成套研磨件耐磨性、冲击韧性较好，磨煤机运转时振动和噪声都较小，工作比较平稳，使用寿命在18000h左右，更换周期为2年。但价格昂贵，是国产研磨件的2倍以上。
2．国产研磨件
制造质量差，磨球的表面不圆滑，椭圆度误差较大、球外径大小不均匀。研磨件存在夹砂、缩孔现象，硬度大，韧性小，磨煤机在运转时的振动和噪声都较大。下磨环滚道越用越光滑，不能产生皱折，吸震和减震功能较差。个别下磨环在使用17000h后，开始出现脆性裂纹情况，裂缝宽度约1.5mm。个别磨球在浇铸口处形成小平面，造成磨球在运转中产生较大振动，出现了爆球现象。但总体看，国产研磨件的价格比较便宜，不到进口研磨件价格的二分之一，使用寿命也比进口研磨件长，可以达到20000～23000h，更换周期为2.5～3年。
3．国产研磨件存在的问题与分析
国内制造厂家根据用户提出的研磨件使用性能及技术要求，选用材质是以高铬铸铁为主，添加其他适量的金属元素配制而成。存在问题及分析：
(1)造成磨球表面不圆滑，椭圆度误差和球外径偏差大，研磨件有夹砂、缩孔、韧性小的主要原因：①所用金属材质硬度较高液态流动性较差。在浇铸时，金属液体在型腔内流动速度缓慢、冷却速度快而形成夹砂、缩孔，也影响到了钢球表面的外观质量。
(2)造成下磨环使用过程中产生裂纹的原因：①材质脆性大，耐冲击能力差。②使用一段时间后，下磨环的磨损达到了一定程度，强度降低，而磨煤机运转中产生的振动冲击力主要承受在下磨环上，易产生脆裂。
(3)空心磨球出现爆球现象的原因：①钢球使用一段时间后壁厚磨损变薄，强度下降。②材质脆性大，韧性小，耐冲击能力差。③空心磨球的壁厚不均匀，从爆球断面看，壁厚的偏差接近两倍，同时发现断面有夹砂和缩孔，从而大大降低了空心磨球的强度，这是爆球的主要原因。
(4)振动和噪声大的原因主要是材料硬度大，韧性小，吸震、减震功能差。
4．国产研磨件的改进意见
针对存在的问题，与制造厂家在选材和铸造技术方面进行了沟通和探讨：
(1)要求制造厂家在材料配方上进行改进，使研磨件材料的机械性能得到改善。如：适当增加镍、钥等成分，增强研磨件材料的耐冲击韧性。上、下磨环的材料硬度要比空心磨球的材料硬度稍小，韧性要稍大。具有吸震和减震性能，有利于降低磨煤机运转中的振动和噪声及研磨件的损坏。
(2)从爆球断面壁厚偏差相差较大分析来看，主要是空心磨球在铸造时，铸模型芯不牢固，浇铸过程中型芯移位，造成空心磨球壁厚偏差较大。建议制造厂家改进空心磨球的铸造工艺，保证空心磨球壁厚偏差要在规定的范围之内，减少设备在运转中的爆球事故。
五、结束语
德国Z42-56磨煤机研磨件的国产化工作开展以来，经过几年的实践，对使用中出现的问题，不断地与制造厂家沟通、探讨和研究，制造厂家对研磨件的材质和制造工艺等问题也不断地加以改进和完善，研磨件的制造质量在不断地提高，机械性能得到了改善，存在的问题得到了较好的解决，使研磨件国产化的应用技术日趋成熟。节约了大量的备件费用，降低了维修成本，为企业创造了较好的经济效益。一套研磨件的进口价和国产价分别是人民币46.3万元和21.4万元，一套国产研磨件即可节约24.9万元。公司从2001年～2006年间，四台ZM42-56磨煤机共更换了八套国产研磨件，为企业节约费用近200万元。