【水泥人網(wǎng)】工作過程中常常接到關(guān)于磨內(nèi)鋼球紊亂和倒分級的問詢，因猝然而問，因而只能即興而答，說不到位常有，不免有塞責之嫌。本文就此現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和預(yù)防措施以及如何處理，進行了初步的分析，以期與海螺內(nèi)部員工共享，由于作者水平有限，不到之處，請指正。
一、概況
當今水泥粉磨多采用球磨機作終粉磨。在物料從磨頭到磨尾被粉磨的過程中，粒徑逐步遞減。根據(jù)物料粉碎特性，要求磨內(nèi)鋼球從磨頭到磨尾也按粒徑分布規(guī)律從大到小分布。
為實現(xiàn)上述要求，球磨機往往沿軸線采取分倉的形式滿足對應(yīng)關(guān)系，因受諸多因素限制，分倉不可能無限地多，往往只分成兩到三個倉。因此，分倉后鋼球僅粗略地滿足了對應(yīng)關(guān)系，在同一倉中由于物料填充和操作中的波動，大小直徑的鋼球往往處于均布甚至于逆向分布，難以滿足球徑和物料粒徑的對應(yīng)要求。
在分級襯板出現(xiàn)后，磨機除分倉外，還在較長的倉中往往安裝分級襯板，通過分級襯板作用，使磨內(nèi)鋼球按理想要求分布，從而獲得最佳的粉磨效果。
為了更好的說明鋼球級配紊亂和倒分級這一問題，下面就從磨機分級襯板的分級原理開始，與大家共同探討這一問題產(chǎn)生的原因和處理辦法，避免今后此類現(xiàn)象的發(fā)生。
二、分級襯板的分級原理
1、鋼球的回轉(zhuǎn)和拋落運動
如圖一，由于磨機的回轉(zhuǎn)，處于磨機橫截面下方的鋼球（圖一中的A點），隨磨旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生垂直向下的離心力（圖一中的P）加上自身的重力共同垂直作用于襯板（非表面層還有疊加在其上方的其他鋼球重力，為分析方便，略），使襯板與鋼球間具有一定的摩擦力（為分析方便，帶有棱線的各種異型襯板的直接推力姑且不論）。當磨機轉(zhuǎn)速較高時，摩擦力足夠維系鋼球與磨機襯板幾乎同步運行，鋼球在摩擦力的作用下，被逐步提升，隨著提升高度上升（圖一中的B點），鋼球重力作用于襯板的垂直分力（圖一中的G1）逐步降低，且在磨機水平直徑位置后發(fā)生轉(zhuǎn)向而改為與離心力方向相反（圖一中的C點、D點），當鋼球達到磨筒體頂點時重力分力達到最大即等于其自身重量。如果鋼球自重小于或等于離心力時，鋼球就會隨磨機筒體作同步圓周運動，如此，鋼球則起不到較好的粉磨作用。因此設(shè)計上即通過降低磨筒體轉(zhuǎn)速使重力分力在鋼球到達最高點前即等于離心力，此點即為鋼球的拋落點。鋼球到達拋落點后如再向前行，重力分力即大于離心力而占主導(dǎo)，在慣性和重力主導(dǎo)作用下，鋼球呈拋物線運行（圖一中的E點、F點）。從而實現(xiàn)鋼球在磨機橫截面中呈拋落運動。堆積狀態(tài)下的不同層鋼球，其運行軌跡與上述分析類似，因非本文所要闡述的重點，故不贅述。另摩擦力閾值隨垂直作用于襯板上的重力分力的消長而消長；摩擦力與平行于襯板的重力分力間的平衡關(guān)系亦非本文重點，也不再詳述。
P─鋼球隨磨旋轉(zhuǎn)的離心力；???? G─為鋼球重力???
G1─垂直于磨機筒壁的重力分力； G2─平行于切線的重力分力
2、分級機理
在磨機軸向上，我們?yōu)榱耸逛撉虬茨ヮ^到磨尾從大到小分布，以便與物料被加工過程中的粒徑相適應(yīng)，我們普遍采用分級襯板。
g─鋼球的重力；g 1─軸線切面上重力沿斜面分力（側(cè)向力）；
g 2─垂直于襯板上的重力分力；
如圖二：分級襯板在磨機軸向切面呈一斜面，高端在磨尾，低端朝向磨頭。處于分級襯板斜面上的鋼球，它在軸向切面上的重力可分解為兩個分力，其一垂直于斜面而被斜面支撐（圖二中的g 2），其二我們稱之為側(cè)向力（圖二中的g 1）平行于斜面而指向坡底。在側(cè)向力的作用下，鋼球即有向磨頭運行的趨勢，在鋼球隨磨機內(nèi)壁作回轉(zhuǎn)運行而沒有到達拋落點前，側(cè)向力被其左側(cè)鋼球硬性限制而無所作為，鋼球只能隨磨機筒體作標準的局部圓周運行。但是，當鋼球進入拋落點時，側(cè)向力的束縛被解除，它牽引鋼球使其拋落方向向磨頭偏轉(zhuǎn)，即鋼球隨磨機旋轉(zhuǎn)而做拋落運行每一周期中，其落點均在起始點橫截面的靠磨頭方向側(cè)，即在沒有其他限制條件時，在分級襯板的作用下，鋼球?qū)绰菪€的形式向磨頭方向運行。如此，所有被分級襯板接觸的鋼球紛紛涌向磨頭方向，受磨內(nèi)空間及鋼球間的摩擦力的制約，從而使磨內(nèi)鋼球形成一個頭高尾低略略傾斜的堆積面。由于大球慣性比小球大，因此堆積中大球更有利于占居想要占居的點，小球讓位于大球，從而實現(xiàn)了鋼球從大到小的排布。
另一次要因素，即風(fēng)選作用。風(fēng)力作用使得小球主動于大球向磨尾運行。因為鋼球在拋落過程中，風(fēng)力作用與球的截面積成正比，與慣性力成反比。而截面積與球徑平方成正比；慣性力與鋼球質(zhì)量成正比，即與球徑的立方成正比。因此，風(fēng)力影響與球徑成反比，也就是說球徑越小向磨尾運行的受力程度越大。
三、級配紊亂和倒分級機理
磨機正常操作和運行時，雖有物料等干擾因素存在，但磨內(nèi)鋼球運行軌跡和大趨勢基本保持不變化。
當發(fā)生以下情形時，情況將發(fā)生趨勢性變化。為便于說明，下文中筆者將發(fā)展趨勢劃成四個階段。
第一階段：臨時性級配紊亂
操作中一次性加料過快（開機或運行中），由于物料的填充作用，磨內(nèi)球料面局部短時間內(nèi)形成磨頭高磨尾低的斜面，與分級襯板的分級原理相似，磨內(nèi)鋼球在此區(qū)域?qū)a(chǎn)生反向分級，從而產(chǎn)生輕微的級配紊亂。
如果磨機處理物料能力還足夠，則隨著磨內(nèi)物料填充程度在軸向上逐步趨同，斜面將消除或趨于平坦，磨機將在一個新的球料面的水平上建立平衡點從而穩(wěn)定下來。且隨磨機運行時間的拉長，反躥的鋼球在分級襯板的作用下會逐步理順。如果我們在理順前開倉檢查，即能發(fā)現(xiàn)亂級配現(xiàn)象。
第二階段：中度級配紊亂
上述操作錯誤，如果超出磨機平衡點自恢復(fù)的極限時，則磨機將向飽磨方向發(fā)展，此時，隨著磨內(nèi)物料填充面的提升，鋼球提升高度差下降，拋落運動向傾落或翻滾運動過渡，分級襯板的分級作用幾乎喪失（前面敘述過，分級襯板在鋼球拋落運行中起作用）；因此料面斜坡促成級配紊亂發(fā)展趨勢加速。開倉檢查，大小球雜處或無規(guī)則分布。
第三階段：重度級配紊亂
如果第二階段發(fā)生后仍沒有從操作上作相應(yīng)干預(yù)，磨機將在飽磨下運行，鋼球和物料將由拋落運動發(fā)展成為翻滾和滑行運動，在物料堆積斜面作用下，離析作用占主導(dǎo)地位，磨內(nèi)鋼球由紊亂迅速向倒分級方向發(fā)展。開倉檢查，大小球分區(qū)堆積，但沒有恒定規(guī)則。
第四階段：倒分級
第三階段現(xiàn)象反復(fù)出現(xiàn)，即反復(fù)急加料飽磨，則積累成倒分級。開倉檢查，大小相近的鋼球分段集群，狀如斑馬紋或倒分級。
四、常見的鋼球紊亂操作原因和對策
倒分級是鋼球紊亂的極端現(xiàn)象，在生產(chǎn)實踐中更多的是級配紊亂現(xiàn)象。歸結(jié)其原因：
1、開磨時喂料過快；操作過程中加喂料過快，如此操作易發(fā)生飽磨型級配紊亂。建議加料時盡可能做到少量多次，逐步推進到目標喂料量。筆者建議制定加喂料曲線并嚴格執(zhí)行。同時操作中磨尾通風(fēng)與喂料比例同步。
2、因故斷料后加料過快，此一情形在生產(chǎn)實踐中更不被重視。因此，斷料后的加料仍需按加喂料曲線執(zhí)行。
3、喂料不穩(wěn)定，忽高忽低，產(chǎn)生料涌現(xiàn)象，嚴重時發(fā)生增幅震蕩。建議穩(wěn)定當班操作，統(tǒng)一三班操作思想。
4、操作中反復(fù)沖擊臺產(chǎn)極限值，使磨機工況在半飽磨和正常運行間徘徊；生產(chǎn)運行中，此一現(xiàn)象發(fā)生最常見。由于每沖擊一次，鋼球級配紊亂就嚴重一次，粉磨能力就降低一次，且因倒分級或鋼球紊亂，大顆粒物料很容易大規(guī)模地達到隔倉板，磨內(nèi)通風(fēng)和物料通過能力就降低一個幅度，助漲了磨工況的惡化趨勢。而我們在每次沖鋒失敗時，往往只是簡單地退回到過去的正常點，殊不知“昨日”正常點已非今日的“正常點”了。如此勉強支撐，工況進一步惡化，最終還不免節(jié)節(jié)敗退而不知所蹤。大膽沖鋒和探索在生產(chǎn)過程中必不可少，如此才能追求更高。但一旦沖擊不成，要用矯枉過正的辦法恢復(fù)元氣，即臺產(chǎn)退回到?jīng)_擊前低一點的且能保持穩(wěn)定運行的平臺，調(diào)順級配后再返回到以前的次高點陣地，分析思考后，制定再次沖擊的目標和方案。
5、分級襯板磨損失效和安裝錯誤，毋須贅述。
以上淺論中，為了分析方便而將每種因素割裂開了說明過程，但在生產(chǎn)中影響因素往往不是獨立作祟，而通常是協(xié)同發(fā)難，有疊加、有主從，有隨時間遞延而遷移、也有隨程度發(fā)展而變換，但只要抓住主要癥結(jié)，萬變不離其宗，就能及時緩和或化解之。
結(jié)論：
1、一次性加料過快是發(fā)生鋼球級配紊亂的主要癥結(jié)；
2、磨機飽磨造成分級襯板作用削弱是級配紊亂的另一條常見因素；
3、反復(fù)出現(xiàn)加料過急造成的飽磨是磨機倒分級的根源。
【水泥人網(wǎng)】工作過程中常常接到關(guān)于磨內(nèi)鋼球紊亂和倒分級的問詢，因猝然而問，因而只能即興而答，說不到位常有，不免有塞責之嫌。本文就此現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和預(yù)防措施以及如何處理，進行了初步的分析，以期與海螺內(nèi)部員工共享，由于作者水平有限，不到之處，請指正。
一、概況
當今水泥粉磨多采用球磨機作終粉磨。在物料從磨頭到磨尾被粉磨的過程中，粒徑逐步遞減。根據(jù)物料粉碎特性，要求磨內(nèi)鋼球從磨頭到磨尾也按粒徑分布規(guī)律從大到小分布。
為實現(xiàn)上述要求，球磨機往往沿軸線采取分倉的形式滿足對應(yīng)關(guān)系，因受諸多因素限制，分倉不可能無限地多，往往只分成兩到三個倉。因此，分倉后鋼球僅粗略地滿足了對應(yīng)關(guān)系，在同一倉中由于物料填充和操作中的波動，大小直徑的鋼球往往處于均布甚至于逆向分布，難以滿足球徑和物料粒徑的對應(yīng)要求。
在分級襯板出現(xiàn)后，磨機除分倉外，還在較長的倉中往往安裝分級襯板，通過分級襯板作用，使磨內(nèi)鋼球按理想要求分布，從而獲得最佳的粉磨效果。
為了更好的說明鋼球級配紊亂和倒分級這一問題，下面就從磨機分級襯板的分級原理開始，與大家共同探討這一問題產(chǎn)生的原因和處理辦法，避免今后此類現(xiàn)象的發(fā)生。
二、分級襯板的分級原理
1、鋼球的回轉(zhuǎn)和拋落運動
如圖一，由于磨機的回轉(zhuǎn)，處于磨機橫截面下方的鋼球（圖一中的A點），隨磨旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生垂直向下的離心力（圖一中的P）加上自身的重力共同垂直作用于襯板（非表面層還有疊加在其上方的其他鋼球重力，為分析方便，略），使襯板與鋼球間具有一定的摩擦力（為分析方便，帶有棱線的各種異型襯板的直接推力姑且不論）。當磨機轉(zhuǎn)速較高時，摩擦力足夠維系鋼球與磨機襯板幾乎同步運行，鋼球在摩擦力的作用下，被逐步提升，隨著提升高度上升（圖一中的B點），鋼球重力作用于襯板的垂直分力（圖一中的G1）逐步降低，且在磨機水平直徑位置后發(fā)生轉(zhuǎn)向而改為與離心力方向相反（圖一中的C點、D點），當鋼球達到磨筒體頂點時重力分力達到最大即等于其自身重量。如果鋼球自重小于或等于離心力時，鋼球就會隨磨機筒體作同步圓周運動，如此，鋼球則起不到較好的粉磨作用。因此設(shè)計上即通過降低磨筒體轉(zhuǎn)速使重力分力在鋼球到達最高點前即等于離心力，此點即為鋼球的拋落點。鋼球到達拋落點后如再向前行，重力分力即大于離心力而占主導(dǎo)，在慣性和重力主導(dǎo)作用下，鋼球呈拋物線運行（圖一中的E點、F點）。從而實現(xiàn)鋼球在磨機橫截面中呈拋落運動。堆積狀態(tài)下的不同層鋼球，其運行軌跡與上述分析類似，因非本文所要闡述的重點，故不贅述。另摩擦力閾值隨垂直作用于襯板上的重力分力的消長而消長；摩擦力與平行于襯板的重力分力間的平衡關(guān)系亦非本文重點，也不再詳述。
P─鋼球隨磨旋轉(zhuǎn)的離心力；???? G─為鋼球重力???
G1─垂直于磨機筒壁的重力分力； G2─平行于切線的重力分力
2、分級機理
在磨機軸向上，我們?yōu)榱耸逛撉虬茨ヮ^到磨尾從大到小分布，以便與物料被加工過程中的粒徑相適應(yīng)，我們普遍采用分級襯板。
g─鋼球的重力；g 1─軸線切面上重力沿斜面分力（側(cè)向力）；
g 2─垂直于襯板上的重力分力；
如圖二：分級襯板在磨機軸向切面呈一斜面，高端在磨尾，低端朝向磨頭。處于分級襯板斜面上的鋼球，它在軸向切面上的重力可分解為兩個分力，其一垂直于斜面而被斜面支撐（圖二中的g 2），其二我們稱之為側(cè)向力（圖二中的g 1）平行于斜面而指向坡底。在側(cè)向力的作用下，鋼球即有向磨頭運行的趨勢，在鋼球隨磨機內(nèi)壁作回轉(zhuǎn)運行而沒有到達拋落點前，側(cè)向力被其左側(cè)鋼球硬性限制而無所作為，鋼球只能隨磨機筒體作標準的局部圓周運行。但是，當鋼球進入拋落點時，側(cè)向力的束縛被解除，它牽引鋼球使其拋落方向向磨頭偏轉(zhuǎn)，即鋼球隨磨機旋轉(zhuǎn)而做拋落運行每一周期中，其落點均在起始點橫截面的靠磨頭方向側(cè)，即在沒有其他限制條件時，在分級襯板的作用下，鋼球?qū)绰菪€的形式向磨頭方向運行。如此，所有被分級襯板接觸的鋼球紛紛涌向磨頭方向，受磨內(nèi)空間及鋼球間的摩擦力的制約，從而使磨內(nèi)鋼球形成一個頭高尾低略略傾斜的堆積面。由于大球慣性比小球大，因此堆積中大球更有利于占居想要占居的點，小球讓位于大球，從而實現(xiàn)了鋼球從大到小的排布。
另一次要因素，即風(fēng)選作用。風(fēng)力作用使得小球主動于大球向磨尾運行。因為鋼球在拋落過程中，風(fēng)力作用與球的截面積成正比，與慣性力成反比。而截面積與球徑平方成正比；慣性力與鋼球質(zhì)量成正比，即與球徑的立方成正比。因此，風(fēng)力影響與球徑成反比，也就是說球徑越小向磨尾運行的受力程度越大。
三、級配紊亂和倒分級機理
磨機正常操作和運行時，雖有物料等干擾因素存在，但磨內(nèi)鋼球運行軌跡和大趨勢基本保持不變化。
當發(fā)生以下情形時，情況將發(fā)生趨勢性變化。為便于說明，下文中筆者將發(fā)展趨勢劃成四個階段。
第一階段：臨時性級配紊亂
操作中一次性加料過快（開機或運行中），由于物料的填充作用，磨內(nèi)球料面局部短時間內(nèi)形成磨頭高磨尾低的斜面，與分級襯板的分級原理相似，磨內(nèi)鋼球在此區(qū)域?qū)a(chǎn)生反向分級，從而產(chǎn)生輕微的級配紊亂。
如果磨機處理物料能力還足夠，則隨著磨內(nèi)物料填充程度在軸向上逐步趨同，斜面將消除或趨于平坦，磨機將在一個新的球料面的水平上建立平衡點從而穩(wěn)定下來。且隨磨機運行時間的拉長，反躥的鋼球在分級襯板的作用下會逐步理順。如果我們在理順前開倉檢查，即能發(fā)現(xiàn)亂級配現(xiàn)象。
第二階段：中度級配紊亂
上述操作錯誤，如果超出磨機平衡點自恢復(fù)的極限時，則磨機將向飽磨方向發(fā)展，此時，隨著磨內(nèi)物料填充面的提升，鋼球提升高度差下降，拋落運動向傾落或翻滾運動過渡，分級襯板的分級作用幾乎喪失（前面敘述過，分級襯板在鋼球拋落運行中起作用）；因此料面斜坡促成級配紊亂發(fā)展趨勢加速。開倉檢查，大小球雜處或無規(guī)則分布。
第三階段：重度級配紊亂
如果第二階段發(fā)生后仍沒有從操作上作相應(yīng)干預(yù)，磨機將在飽磨下運行，鋼球和物料將由拋落運動發(fā)展成為翻滾和滑行運動，在物料堆積斜面作用下，離析作用占主導(dǎo)地位，磨內(nèi)鋼球由紊亂迅速向倒分級方向發(fā)展。開倉檢查，大小球分區(qū)堆積，但沒有恒定規(guī)則。
第四階段：倒分級
第三階段現(xiàn)象反復(fù)出現(xiàn)，即反復(fù)急加料飽磨，則積累成倒分級。開倉檢查，大小相近的鋼球分段集群，狀如斑馬紋或倒分級。
四、常見的鋼球紊亂操作原因和對策
倒分級是鋼球紊亂的極端現(xiàn)象，在生產(chǎn)實踐中更多的是級配紊亂現(xiàn)象。歸結(jié)其原因：
1、開磨時喂料過快；操作過程中加喂料過快，如此操作易發(fā)生飽磨型級配紊亂。建議加料時盡可能做到少量多次，逐步推進到目標喂料量。筆者建議制定加喂料曲線并嚴格執(zhí)行。同時操作中磨尾通風(fēng)與喂料比例同步。
2、因故斷料后加料過快，此一情形在生產(chǎn)實踐中更不被重視。因此，斷料后的加料仍需按加喂料曲線執(zhí)行。
3、喂料不穩(wěn)定，忽高忽低，產(chǎn)生料涌現(xiàn)象，嚴重時發(fā)生增幅震蕩。建議穩(wěn)定當班操作，統(tǒng)一三班操作思想。
4、操作中反復(fù)沖擊臺產(chǎn)極限值，使磨機工況在半飽磨和正常運行間徘徊；生產(chǎn)運行中，此一現(xiàn)象發(fā)生最常見。由于每沖擊一次，鋼球級配紊亂就嚴重一次，粉磨能力就降低一次，且因倒分級或鋼球紊亂，大顆粒物料很容易大規(guī)模地達到隔倉板，磨內(nèi)通風(fēng)和物料通過能力就降低一個幅度，助漲了磨工況的惡化趨勢。而我們在每次沖鋒失敗時，往往只是簡單地退回到過去的正常點，殊不知“昨日”正常點已非今日的“正常點”了。如此勉強支撐，工況進一步惡化，最終還不免節(jié)節(jié)敗退而不知所蹤。大膽沖鋒和探索在生產(chǎn)過程中必不可少，如此才能追求更高。但一旦沖擊不成，要用矯枉過正的辦法恢復(fù)元氣，即臺產(chǎn)退回到?jīng)_擊前低一點的且能保持穩(wěn)定運行的平臺，調(diào)順級配后再返回到以前的次高點陣地，分析思考后，制定再次沖擊的目標和方案。
5、分級襯板磨損失效和安裝錯誤，毋須贅述。
以上淺論中，為了分析方便而將每種因素割裂開了說明過程，但在生產(chǎn)中影響因素往往不是獨立作祟，而通常是協(xié)同發(fā)難，有疊加、有主從，有隨時間遞延而遷移、也有隨程度發(fā)展而變換，但只要抓住主要癥結(jié)，萬變不離其宗，就能及時緩和或化解之。
結(jié)論：
1、一次性加料過快是發(fā)生鋼球級配紊亂的主要癥結(jié)；
2、磨機飽磨造成分級襯板作用削弱是級配紊亂的另一條常見因素；
3、反復(fù)出現(xiàn)加料過急造成的飽磨是磨機倒分級的根源。
【作者：臺州海螺?俞越】
