采矿业是现代工业的基石，大到飞机、航母、摩天大厦，小到汽车、手机、电子元件，无一不依赖其提供最基础的原材料。半自磨机作为采矿业重要的破碎和研磨设备，装机量逐年攀升。耐磨衬板是半自磨机的重要部件，主要作用是提升矿物和研磨介质，使其相互摩擦碰撞，从而破碎、磨细矿物，同时保护磨机本身免受矿物和研磨介质的损害。近30 年来，由于磨机设计理论和磨机制造技术不断进步，大型半自磨机得到广泛应用，目前全球最大半自磨机规格已达到 φ13.41 m×7.92 m。随着磨机规格的不断增大，为了进一步提高生产效率、降低矿石处理成本，研磨介质 (主要是各种材质的磨球，以钢球居多) 的尺寸也不断增大，直径由 φ70 mm 最大增至φ150 mm，质量由 1.41 kg 猛增至 13.87 kg。磨机半径增大导致线速度增大，φ12.2 m 半自磨机中 φ150 mm钢球的冲击力约为 φ5 m 半自磨机中 φ70 mm 钢球冲击力的 24 倍。

由于半自磨机内部钢球的抛落受到磨机转速、衬板高度、提升面角等影响，钢球运行轨迹复杂，有部分钢球会直接冲击筒体衬板。高频次、高能量冲击会导致表面材料疲劳，造成衬板超预期磨损和断裂，这对衬板的结构强度、材料强韧性和耐磨性提出了更高的要求。近年来，半自磨机衬板的材料和制造工艺进步明显，但仍然难以满足半自磨机大型化给耐磨衬板带来的巨大挑战。为了应对这一挑战，必须持续提高衬板结构强度并合理选择衬板材料，以抵抗钢球巨大冲击力造成的破坏和衬板的超预期磨损。笔者结合多年来的衬板结构优化设计和生产制造经验，对半自磨机衬板结构设计原则和选材进行系统研究和总结。

1 衬板结构设计

依据提升条在衬板上的位置分布，可以将半自磨机筒体衬板的结构形式分为“丄”形 (“山”形)、“L”形和分体式，如图 1 所示；也有学者依据衬板的整体形状对衬板结构形式进行了细分，如楔形、波形、平凸形等。无论筒体衬板采用何种结构形式，其目的都是提升物料和保护筒体。半自磨机的主要作用是破碎，改进衬板结构的主要目标是增加提升能力、强化破磨效果。衬板结构设计的原则是，既要解决磨机衬板频繁更换带来的低运转率问题，又要在满足产能要求条件下使衬板有足够长的寿命，且容易安装和拆卸。