【水泥人網】工作過程中常常接到關于磨內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。本文就此現象產生的原因和預防措施以及如何處理，進行了初步的分析，以期與海螺內部員工共享，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。根據物料粉碎特性，要求磨內鋼球從磨頭到磨尾也按粒徑分布規律從大到小分布。
為實現上述要求，球磨機往往沿軸線采取分倉的形式滿足對應關系，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關系，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要求。
在分級襯板出現后，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生的原因和處理辦法，避免今后此類現象的發生。
二、分級襯板的分級原理
1、鋼球的回轉和拋落運動
如圖一，由于磨機的回轉，處于磨機橫截面下方的鋼球（圖一中的A點），隨磨旋轉產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生轉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。因此設計上即通過降低磨筒體轉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，在慣性和重力主導作用下，鋼球呈拋物線運行（圖一中的E點、F點）。從而實現鋼球在磨機橫截面中呈拋落運動。堆積狀態下的不同層鋼球，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系亦非本文重點，也不再詳述。
P─鋼球隨磨旋轉的離心力；???? 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，我們為了使鋼球按磨頭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，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），其二我們稱之為側向力（圖二中的g 1）平行于斜面而指向坡底。在側向力的作用下，鋼球即有向磨頭運行的趨勢，在鋼球隨磨機內壁作回轉運行而沒有到達拋落點前，側向力被其左側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，側向力的束縛被解除，它牽引鋼球使其拋落方向向磨頭偏轉，即鋼球隨磨機旋轉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，即在沒有其他限制條件時，在分級襯板的作用下，鋼球將按螺旋線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，受磨內空間及鋼球間的摩擦力的制約，從而使磨內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，從而實現了鋼球從大到小的排布。
另一次要因素，即風選作用。風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；慣性力與鋼球質量成正比，即與球徑的立方成正比。因此，風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，但磨內鋼球運行軌跡和大趨勢基本保持不變化。
當發生以下情形時，情況將發生趨勢性變化。為便于說明，下文中筆者將發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，磨內球料面局部短時間內形成磨頭高磨尾低的斜面，與分級襯板的分級原理相似，磨內鋼球在此區域將產生反向分級，從而產生輕微的級配紊亂。
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，即能發現亂級配現象。
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的極限時，則磨機將向飽磨方向發展，此時，隨著磨內物料填充面的提升，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展趨勢加速。開倉檢查，大小球雜處或無規則分布。
第三階段：重度級配紊亂
如果第二階段發生后仍沒有從操作上作相應干預，磨機將在飽磨下運行，鋼球和物料將由拋落運動發展成為翻滾和滑行運動，在物料堆積斜面作用下，離析作用占主導地位，磨內鋼球由紊亂迅速向倒分級方向發展。開倉檢查，大小球分區堆積，但沒有恒定規則。
第四階段：倒分級
第三階段現象反復出現，即反復急加料飽磨，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象，在生產實踐中更多的是級配紊亂現象。歸結其原因：
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行。同時操作中磨尾通風與喂料比例同步。
2、因故斷料后加料過快，此一情形在生產實踐中更不被重視。因此，斷料后的加料仍需按加喂料曲線執行。
3、喂料不穩定，忽高忽低，產生料涌現象，嚴重時發生增幅震蕩。建議穩定當班操作，統一三班操作思想。
4、操作中反復沖擊臺產極限值，使磨機工況在半飽磨和正常運行間徘徊；生產運行中，此一現象發生最常見。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模地達到隔倉板，磨內通風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，最終還不免節節敗退而不知所蹤。大膽沖鋒和探索在生產過程中必不可少，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元氣，即臺產退回到沖擊前低一點的且能保持穩定運行的平臺，調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，但在生產中影響因素往往不是獨立作祟，而通常是協同發難，有疊加、有主從，有隨時間遞延而遷移、也有隨程度發展而變換，但只要抓住主要癥結，萬變不離其宗，就能及時緩和或化解之。
結論：
1、一次性加料過快是發生鋼球級配紊亂的主要癥結；
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、反復出現加料過急造成的飽磨是磨機倒分級的根源。
【水泥人網】工作過程中常常接到關于磨內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。本文就此現象產生的原因和預防措施以及如何處理，進行了初步的分析，以期與海螺內部員工共享，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。根據物料粉碎特性，要求磨內鋼球從磨頭到磨尾也按粒徑分布規律從大到小分布。
為實現上述要求，球磨機往往沿軸線采取分倉的形式滿足對應關系，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關系，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要求。
在分級襯板出現后，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生的原因和處理辦法，避免今后此類現象的發生。
二、分級襯板的分級原理
1、鋼球的回轉和拋落運動
如圖一，由于磨機的回轉，處于磨機橫截面下方的鋼球（圖一中的A點），隨磨旋轉產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生轉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。因此設計上即通過降低磨筒體轉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，在慣性和重力主導作用下，鋼球呈拋物線運行（圖一中的E點、F點）。從而實現鋼球在磨機橫截面中呈拋落運動。堆積狀態下的不同層鋼球，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系亦非本文重點，也不再詳述。
P─鋼球隨磨旋轉的離心力；???? 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，我們為了使鋼球按磨頭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，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），其二我們稱之為側向力（圖二中的g 1）平行于斜面而指向坡底。在側向力的作用下，鋼球即有向磨頭運行的趨勢，在鋼球隨磨機內壁作回轉運行而沒有到達拋落點前，側向力被其左側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，側向力的束縛被解除，它牽引鋼球使其拋落方向向磨頭偏轉，即鋼球隨磨機旋轉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，即在沒有其他限制條件時，在分級襯板的作用下，鋼球將按螺旋線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，受磨內空間及鋼球間的摩擦力的制約，從而使磨內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，從而實現了鋼球從大到小的排布。
另一次要因素，即風選作用。風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；慣性力與鋼球質量成正比，即與球徑的立方成正比。因此，風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，但磨內鋼球運行軌跡和大趨勢基本保持不變化。
當發生以下情形時，情況將發生趨勢性變化。為便于說明，下文中筆者將發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，磨內球料面局部短時間內形成磨頭高磨尾低的斜面，與分級襯板的分級原理相似，磨內鋼球在此區域將產生反向分級，從而產生輕微的級配紊亂。
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，即能發現亂級配現象。
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的極限時，則磨機將向飽磨方向發展，此時，隨著磨內物料填充面的提升，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展趨勢加速。開倉檢查，大小球雜處或無規則分布。
第三階段：重度級配紊亂
如果第二階段發生后仍沒有從操作上作相應干預，磨機將在飽磨下運行，鋼球和物料將由拋落運動發展成為翻滾和滑行運動，在物料堆積斜面作用下，離析作用占主導地位，磨內鋼球由紊亂迅速向倒分級方向發展。開倉檢查，大小球分區堆積，但沒有恒定規則。
第四階段：倒分級
第三階段現象反復出現，即反復急加料飽磨，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象，在生產實踐中更多的是級配紊亂現象。歸結其原因：
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行。同時操作中磨尾通風與喂料比例同步。
2、因故斷料后加料過快，此一情形在生產實踐中更不被重視。因此，斷料后的加料仍需按加喂料曲線執行。
3、喂料不穩定，忽高忽低，產生料涌現象，嚴重時發生增幅震蕩。建議穩定當班操作，統一三班操作思想。
4、操作中反復沖擊臺產極限值，使磨機工況在半飽磨和正常運行間徘徊；生產運行中，此一現象發生最常見。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模地達到隔倉板，磨內通風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，最終還不免節節敗退而不知所蹤。大膽沖鋒和探索在生產過程中必不可少，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元氣，即臺產退回到沖擊前低一點的且能保持穩定運行的平臺，調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，但在生產中影響因素往往不是獨立作祟，而通常是協同發難，有疊加、有主從，有隨時間遞延而遷移、也有隨程度發展而變換，但只要抓住主要癥結，萬變不離其宗，就能及時緩和或化解之。
結論：
1、一次性加料過快是發生鋼球級配紊亂的主要癥結；
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、反復出現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】