破碎机衬板是选矿企业的核心设备，所采掘到的所有矿石都需要经过破碎机破碎至合适的大小才可以进入选矿工序，破碎机的衬板就相当于破碎机的“钢牙铁齿”，要通过它把进入破碎机的矿石咬碎、磨细，让大大小小的矿石块最后变成如细沙一般的粉末。

 

　　

　　

　　要想完成这个艰巨的任务，衬板必须具备极高的硬度，还要有很好的韧性，即能抗得住冲击还要经得起磨损，所以目前国内外普遍采用高锰钢（含锰10%～15%，常用的有Mn13，Mn13Cr2等）来制造。高锰钢的高耐磨性能主要来自于在高冲击负荷下的冷变形过程中，由于位错密度大量增加，位错的交割、位错的塞积及位错和溶质原子的交互作用使钢得到强化。并且随着使用磨损，硬化层随之深化，对工件形成连续递进发展的高硬度表面以保证其良好的使用状态，达到较长的工作寿命。

 

　　

　　

　　为达到足够的表面硬化层，首先要有足够的冲击值和变形量，研究表明在冲击功低于1.2-1.8J时，高锰钢材质在尚未形成良好的加工硬化层之前就产生了大量的磨损，硬化层的生成速度低于磨损速度，导致耐磨性能的大幅降低，并且在加工硬化层形成之前，高锰钢抗磨粒磨损效果很差。

　　

　　

　　

　　二、针对性研究

 

　　鞍山地区的铁矿石普遍品位偏低，且属于磁铁矿、赤铁矿和褐铁矿混合伴生，而脉石以颗粒状石英、白云石等为主，各组分硬度从莫氏3.5-6.5不等，这就导致了在圆锥式破碎机入口破碎冲击后，生成了大量的高硬度颗粒和较低硬度的块状矿石混合体，其中的高硬度颗粒对衬板造成了强烈的磨粒磨损，导致冲击硬化层难以形成，衬板寿命大幅度降低。

 

　　为详细研究鞍钢矿业公司所用的山特维克H8800圆锥破碎机衬板磨损消耗快的具体原因，我们对失效的破碎机衬板取样并做了相关的检测。

 

　　根据圆锥破碎机的破碎原理，我们知道圆锥破碎机动衬板、静衬板与被磨矿石之间形成三体磨料磨损，衬板的表面处于复杂的应力状态。矿石在巨大的弹簧压应力作用下，对衬板局部表面产生巨大的压应力，同时动锥体高速运转产生巨大的切应力，两者同时作用，对衬板产生凿削、切削和挤压而形成冲击坑。

 

　　从图1的磨损形貌可见，圆锥破碎机动衬板作偏心自转运动，当其偏转至固定衬板时，给破碎的矿石巨大的冲击载荷，使衬板受到挤压而产生塑性变形。在多次反复塑性变形情况下，衬板形成众多的挤压（冲击）坑。

 

　　同时，承受巨大载荷的矿石，又使衬板受到挤压应力和剪切应力。挤压应力使动衬板产生塑性变形。在多次反复塑性变形情况下，衬板表面形成众多的挤压（冲击）坑，如图3所示，同时，在挤压坑底部，经过反复挤压，产生形变强化，塑性耗尽而形成脆性断裂。

 

　　进一步观察发现，在巨大挤压应力作用下，矿石挤压衬板表面。由于矿石的普氏硬度较低（鞍山铁矿石普氏硬度系数12～18，岩石普氏硬度系数8～18），因此矿石耐压强度低，断裂强度也低，容易断裂。矿石断裂后，由于衬板硬度较低，而被挤压于坑底部。

 

　　同时，在动锥体旋转时，矿石与衬板之间相互产生剪切应力。滑动的矿石及被挤压于坑底部的矿石对衬板表面进行凿削和切削，如图6所示。因此，圆锥式破碎机衬板在实际运转过程中，同时存在凿削、切削与挤压（冲击）坑3种磨损形式。至于3种磨损形式所占比例，既与矿石受力情况和大小有关，也与反映矿石耐压强度的普氏硬度值有关。