蓖麻冷却器是水泥厂熟料燃烧系统的重要主机设备。它负责冷却、热回收、运输、破碎高温红热熟料（约1400℃）等多种功能。在熟料的运输和破碎过程中，熟料对物体的磨损问题不容忽视。运输是指蓖麻冷却器将熟料从材料端输送到材料端、蓖麻板、侧板或推杆，刮板和窑盖在熟料相对运动时会被切割、磨损和划伤。因此，在选择这些部件的材料时，应充分考虑耐磨性。

        破碎意味着蓖麻冷却器的熟料破碎机应将大块熟料破碎成规定的出料粒度（一般要求≤25mm）。对于第三代蓖麻冷却器，锤头磨损严重，冲击强烈，冷却后熟料硬度高。因此，锤头应选用高韧性耐磨材料；对于第四代蓖麻冷却器，辊式破碎机的辊在挤压熟料过程中有类似辊的磨损，应采取类似于挤压辊的耐磨措施。此外，破碎的熟料颗粒具有较高的能量，会对周围的外壳和栅条装置产生冲击磨损，这些部件也应选择抗冲击的耐磨材料。

  面对磨损存在的事实,除工艺操作控制的有效办法外,设计开发人员一般从两方面人手:一是认真选用耐磨材料;二是在结构设计中采用创新性的抗磨措施。本文就这两方面作一个简要介绍和分析。

  1 蓖冷机耐磨材料的选用

  1.1蓖板和侧板材料的选用

  1.1.1高温段蓖板和侧板材料的选用

  在蓖冷机人料端的熟料温度(1400℃左右),它对蓖板和侧板的高温氧化腐蚀更为严重,因此选择蓖板和侧板材料的要求更高。另外,该处蓖床不同的结构形式,对蓖板和侧板材质的要求也不相同。根据蓖冷机入料端的工况条件和磨损失效机理,该处的蓖板和侧板应选用抗氧化性能好、耐热温度高,并具有较好抗磨性能的耐热钢。根据合金元素及碳在钢中的影响和作用,我们知道:Ni元素是奥氏体形成元素,与Cr配合作用好,抗氧化性也好;C元素含量在上限,有利于抗磨和耐热,但是不利于抗氧化,因此耐热钢的含碳量应尽量控制在中线附近,一般为0.25%-0.40%左右。综合上述因素,根据我国耐热钢铸件标准(GB/T8492一1987),我们推荐在蓖冷机高温段(熟料温度为1400一700℃左右)的蓖板和侧板选择ZG35Cr26Ni12耐热钢。这种耐热钢使用温度为1100℃,高温强度高,抗氧化性能和抗磨性能良好。也可以选用含碳量略高的ZG4OCr25Ni20耐热钢,其更高使用温度为1150℃,具有较高的蠕变强度和持久强度,抗高温气体腐蚀能力强,抗磨性能良好,但是成本较高。

  蓖冷机入料端不同的蓖床结构,对蓖板和侧板材质的要求也不尽相同。例如,一、二代蓖冷机和少数单位设计的第三代蓖冷机,人料端的一代排蓖板为活动蓖板,窑卸落的熟料很快被活动蓖板推走,没有生根的基础,不会形成雪人。其缺点是,从窑卸落的高温红热熟料直接冲刷在蓖板上,使蓖板产生高温氧化剥落,磨损也比较严重,即使选用ZG40Cr25Ni20耐热钢,其使用寿命也只有3一6个月。难免需要频繁更换高温段的蓖板,大大降低了蓖冷机的运转率(≤80%),成本增加较多。

  1.1.2中温段蓖板和侧板材料的选用

  在蓖冷机的中温段,熟料已得到显著地降温,熟料温度变为700-400℃左右。熟料的高温氧化腐蚀能力已经明显降低,加之厚料层控制技术的运用,能有效地保护蓖板。由于料层较厚,在底层紧挨蓖板的熟料得到了充分地冷却,防止了上层高温熟料对蓖板的热磨损和热腐蚀,有利于延长蓖板的使用寿命。在蓖冷机中温段的蓖板和侧板材料可以选用ZG30Cr26Ni5耐热钢,其使用温度可达1050℃,具有较好的高温强度,抗氧化性能较好,抗磨性能良好,承载使用温度可达650℃。或者选用ZG35Cr24Ni7SiN耐热钢使用温度可达1100℃,高温强度高,抗氧化性能好,但是成本较高,一般不推荐使用。

  1.1.3低温段笼板和侧板材料的选用

  在蓖冷机的低温段,熟料温度已经降至很低,一般为400一110℃左右。这时,熟料的硬度已经达到很高,蓖板和侧板选材时,主要考虑其耐磨性能,并具有抗氧化能力。我们推荐选用ZG4OCr9si2或ZG3OCrl8Mnl2Si2N,也可以选用ZG30Cr26Ni5耐热钢,成本略高一些。

  1.2破碎机锤头材料的选用

  蓖冷机熟料破碎机的工作原理是利用高速旋转锤头的动能,将大块熟料进行冲击破碎,同时将熟料向反击方向高速抛射,使落人机体下方的熟料被锤头和栅条板剪切挤压,符合要求的颗粒从栅条板的蓖缝中排出。

  破碎机锤头的磨损机理较为复杂,锤头的磨损与锤头本身的材质、质量等密切相关,还与破碎物料性质(进出物料粒度、硬度)、工况条件密不可分。此处不作详细探讨,只对熟料破碎时锤头的磨损机理作一个简要分析。

  由于冷却后的熟料硬度较高,当熟料与高速旋转的锤头产生正面猛烈撞击时,熟料的锥角会压人锤面,在锤面上形成撞击坑,大块熟料的冲击力转化为对锤面的压应力,对锤头产生撞击凿削磨料磨损。当熟料以角度与高速旋转的锤头产生撞击时,撞击力分解为垂直锤面的法向压应力和平行锤面的切向应力。其中法向压应力在锤面上形成撞击坑,切向应力对锤头表面产生切削,形成一道道切削沟槽,对锤头形成切削冲刷磨损。综上所述,锤头的磨损失效机理是撞击凿削磨料磨损和切削冲刷磨损,因此锤头应选用高韧性耐磨材料。

  高锰钢具有良好的塑性和韧性,受到强烈冲击后会产生加工硬化,增加了变形抗力,其耐磨性又较好,是熟料破碎机锤头的材料，比较适合大中型破碎机50kg以上的锤头。一般熟料破碎机锤头的重量为63.5一65kg左右,熟料粒度在400~600mm,受冲击力大,高锰钢的加工硬化特性能得到充分发挥。根据我国高锰钢铸件标准(GB/T5680一1998),我们推荐选用ZGMnl3-2或ZGMnl3-3高锰钢作为熟料破碎机的锤头和衬板材料。铸件需要经过水韧处理,其显微组织应为单一奥氏体,力学性能应符合国标中的规定。水韧处理后,高锰钢的性能才能得到充分发挥,才具有高的抗拉强度、塑性、韧性和无磁性,使用中受到剧烈冲击和强大压力变形时,表面产生加工硬化,并有马氏体形成,从而形成高的耐磨表面层,而内层仍然保持优良的韧性,即使零件磨损到很薄,仍能承受较大的冲击负荷。

  1.3蓖冷机其它部位叶磨材料的选用

  在蓖冷机破碎熟料时,部分熟料颗粒向反击方向高速抛射,猛烈撞击上壳体,形成撞击坑,产生撞击凿削磨料磨损。为了防止熟料颗粒在蓖床上抛射过远,造成多次重复冷却,一般在熟料破碎机前方设置多排链幕来阻挡。在熟料颗粒的打击区域,设置防冲击衬板,材料一般为16Mn的优质碳素结构钢,或用ZGMn13-l。

  在 水泥机械蓖冷机支撑装置中的托轮和轮轨,亦属于易磨损件。托轮和轮轨之间属于单纯受压应力,要求耐磨。一般推荐选用ZG3ro-570铸造碳钢件,加工好后进行表面淬火处理,淬硬深度为5~8mm,硬度达到HRC50左右。

  1.4第四代冷却机特有部件耐磨材料的选用

  第四代冷却机无论是新型推动棒式高效冷却机还是成都院的新型S蓖冷机,前者的推动棒和密封罩,后者的刮板及密封罩,都暴露在熟料中。推动棒、刮板和密封罩的迎料面都选用了可以进行硬质表面处理的耐磨材料。另外新型S蓖冷机上配置的辊式破碎机的辊子也是如此。

  2 蓖冷机上采用的抗磨措施

        在蓖麻冷却器的开发中，技术人员非常重视磨损问题，一是充分利用熟料自保护层的作用，二是尽量减少零件之间的相对运动。

        国内外绝大多数单位设计的第三代蓖麻冷却器或第四代蓖麻冷却器材料端的前几排蓖麻板设计成倾斜角度的固定蓖麻床。由于熟料具有休息角度，固定蓖麻床上的蓖麻板与流动的红热熟料层之间形成了一层静态的冷熟料层，即输送通道的自动耐磨保护层（图1），也称为熟料自保护层，在熟料层之间发生摩擦。静态冷熟料层对蓖麻板起保温保护作用。随着红热熟料层滑过这层静态冷熟料层，防止蓖麻板的热磨损和过热载荷，大大提高了蓖麻板的使用寿命，降低了热端蓖麻床的机械故障率，显著提高了蓖麻冷却器的运行率（≥95%）。即使采用ZG30cr26nis耐热钢，其使用寿命也可达15个月左右。采用ZG35cr26ni12耐热钢，使用寿命可达24个月以上。