摘要:
我国是世界上最早掌握金属材料生产技术的国家之一。早在欧洲工业革命之前我国金属材料技术已达到相当高的水平。但是到了近代，我国金属材料与其他科学技术就长期处于落后状态。新中国成立后，金属材料技术也随之走上了高速发展的快车道，开创了科学技术发展的新纪元。
改革开放前，金属材料技术就在不断的发展，耐磨材料当属其中。当时的耐磨材料主要是ZGMn13高锰钢、普通白口铸铁等。冶金矿山、水泥建材、水利电力等工业领域在使用粉碎设备中大量用球磨机，而球磨机中的耐磨材料主要是衬板和磨球。当时衬板主要是用ZGMn13高锰钢制成，而ZGMn13高锰钢主要生产厂家有4个：上海机修总厂、衡阳冶金机修厂、沈阳重型机器厂、唐山水泥机械厂。其中，唐山水泥机械厂年产量达到了8000吨。而现在年产量万吨耐磨材料铸件的企业接近20家，耐磨材料的牌号已超过100个。
球磨机内除消耗大量的衬板之外，还要消耗大量的磨球。当时磨球材料大多是低碳钢锻球。低碳钢锻球在水泥工业平均单耗为1200克/吨水泥；在黑色金属矿山平均单耗为2150克/吨铁矿；在电力磨煤平均单耗为1000克/吨煤；在有色金属矿山平均单耗为2980克/吨铜矿。可谓磨耗太大，浪费惊人。沈阳铸造研究所等单位研制成功的中锰稀土球墨铸铁材料，用于制造中锰稀土球墨铸铁磨球其硬度可达HRC 44，硬度较高，有一定的强度和韧性。唐山水泥机械厂于1966年建成当时国内第一条中锰稀土球墨铸铁磨球机械化生产线。该材质磨球在水泥工业平均单耗降至600克/吨水泥。湖南水口山矿物局铅锌矿建成的中锰稀土球墨铸铁机械化生产线将两种球耗做对比，低碳钢锻球平均单耗945克/吨铅锌矿，而中锰球墨铸铁球平均单耗为328克/吨铅锌矿。但是在中锰稀土球墨铸铁的生产使用中发现该球质量难以控制，当硬度大于HRC45时，平均单耗不降反增，铅锌矿粉碎单耗增至1500克/吨铅锌矿，因而未能大规模推广应用。唐山水泥机械厂又建成锻热淬火机对50#锻球利用锻造余热淬火自身回火使50#锻钢球的硬度达到HRC45以上，使水泥工业平均单耗降至400克/吨水泥。当时唐山水泥机械厂50#锻钢球产量达6000吨。国内还发展生产了低合金钢、45Mn2、50Mn2、轴承钢等锻轧钢球，耐磨性比低碳钢锻球要好，成为磨球的一个发展方向。
自我国实行改革开放以后，国内外耐磨材料技术交流活跃。美国克莱梅克斯(Climax )钼业公司的高铬铸铁资料与美国ESCO 公司资料相继传入我国。国际耐磨材料企业比利时马格托公司产品开始进入我国市场。与此同时，国内西安交通大学、清华大学、北京农业机械化科学研究院、北京钢研总院、北京建材研究院、北京钢铁学院等科研院校也对耐磨材料展开研究。原建材部从国外引进了四条具有国际先进水平，年产100万吨的水泥生产成套设备，建成当时国内最大的四个水泥企业。河北冀东水泥厂是从日本石川岛播磨重工株式会社引进的；柳州水泥厂是从丹麦引进的；安徽宁国水泥厂是从日本三菱重工引进的；淮海水泥厂是从罗马尼亚引进的。四大水泥企业的投产给国内企业提出供应耐磨件球磨机衬板与磨球的要求。国内企业纷纷对引进设备参观学习，在消化吸收后，创新制造新材料衬板与磨球。
1980年原建材部派人到联邦德国蒂森公司参观考察，经洽谈向我国出售一套生产高铬铸铁磨球的旧设备，以总价47万马克的价格（折合人民币73.6万元）成交。旧设备拆回后，安装在唐山水泥机械厂，国内自制配套了淬火、回火热处理炉以及检测仪器。建成了国内第一条工艺可靠、设备齐全、检测手段完善，具有六工位造型机、自动磨球机的年产3000吨高铬铸铁磨球机械化生产线，1983年成功投产。经全国水泥厂大、中、小型球磨机使用，平均单耗＜40克/吨水泥，比50#锻球平均单耗提高了9倍。国内第一条年产3000吨的高铬铸铁机械化生产线的建成是我国生产先进耐磨铸球里程碑式的突破，吸引全国耐磨材料工作者的观摩研究，促进自主创新设计制造出各种规格耐磨铸球、金属型模具以及研制成各种牌号的耐磨铸球，掀起我国耐磨磨球的发展高潮。河北工学院和丰润县合金铸件厂对冀东水泥厂高铬铸球进行了解剖分析，创新研制出多元合金铸铁磨球，并于1986年通过专家鉴定，达到了日本石川岛重工播磨株式会社椎4.5×15.11m球磨机高铬铸球技术水平。同年唐山水泥机械厂也自主创新对进口椎4.5×15.11m 球磨机第一仓及第二仓筒体衬板新材料ZG42Cr2Si2MnMoRe 钢及ZGCr13SiMo 研制成功，通过部级鉴定结论：达到并超过日本同类产品技术水平，为大型球磨机衬板与磨球耐磨材料国产化实现了配套。
1993年中国农业机械化科学研究院工艺所研制的“MQ型球磨机磨球落球试验机”成为在实验室中预测磨球的冲击疲劳性能并防止磨球早期破碎的装置。解决了磨球破碎率和磨耗（克/吨矿料）在球磨机中运转数千小时才能测定数据的问题，该试验方法是将磨球提升到3.0～3.5m 固定高度落下，以此恒定能量测定不同直径的磨球在一定面积的疲劳剥落所撞击的次数，从而预知磨球破碎率与磨耗。这在国内磨球生产企业中已普遍使用。
1995年，北京中发钢球有限公司引进的比利时马格托公司迪莎机械化生产线解决了中、小规格高铬铸球（椎60mm以下）的生产问题。1997年，安徽马鞍山东洋铁球有限公司建成了金属型顶铸上型覆砂机械化生产线树脂砂小球机械化生产线。2000年，国家电力公司水利部在青海省西宁市召开的电力系统磨球生产技术研讨会上，国内磨球生产企业大多与会。主讲的专家教授除笔者外，还有上海电力学院宋琳生、西安交通大学贺柏龄、国家电力工业耐磨件质量监督检测中心孙正国、郑州化方机械制造有限公司郭建华等。大家对金属型铸球工艺、砂型铸球工艺、电力系统磨球标准化以及金属型模具的设计与使用等领域作了详尽介绍，从学术上促进了我国磨球生产技术的发展。2002年，安徽宁国市耐磨材料总厂建成金属型全覆砂机械化生产线和覆膜砂小球机械化生产线。2005年，江西德兴铜矿机械制造公司建成金属型顶铸上型覆砂生产线，金属上、下型覆砂生产线。2006年，河北中美豪特耐磨材料有限公司建成金属型下芯机械化生产线、覆膜砂小球机械化生产线。
国内采用铸造磨球的生产工艺还有离心机铸球工艺，包括立式离心铸球机、卧式离心铸球机，还有消失模（EPC）铸造磨球和熔炼铸造（椎20mm以下磨球工艺铸造）。除磨球之外还有磨段的生产工艺，目前主要有滚筒式铸段机、条形铸段模、砂型型板铸段以及组合形铸段模等。上述列举的生产厂家成功地采用金属型铸球机械化的生产线有：金属型上型覆砂，上、下型覆砂，下芯以及覆模砂机械化生产线。
当前，我国磨球消耗量已超过200万吨，铸造磨球的生产厂家已有1000多家，而年产量超过1万吨的不到10家，包括列举建成铸造磨球机械化生产线的5家在内，其他厂家大多数年产量在3000吨以下。而年产量不超过3000吨的工厂因产量小、品种多，采用铸造磨球机械化生产线的效率就不能充分发挥，所以，目前仍然采用金属型手工生产方式，金属型的钢球模具还有一定的发展空间与市场。在以金属型手工生产的基础上，可以实行半机械化生产，减轻劳动强度，提高生产效率。例如，将金属型放置在辊道上可以推动，浇注可采用单轨滑动吊钢水包手工浇注，可以将两个以上钢水包同时浇注。钢水包视铸球数量及大小不同而采用底浇或倾嘴浇，浇注完毕环行至起点。对于金属型开模、合模以及金属型翻转也可设计机械装置完成。铸造磨球的平均单耗比改革开放之前有大幅度降低，无论是机械化生产线或金属型手工生产，其平均单耗指标均达到国际先进水平。
磨球在耐磨材料中占很大比重，国内需求量与对外出口量逐年递增，对磨球的耐磨性要求更高。因此，磨球的制造工艺方法及技术装置水平要不断创新，提高质量、扩大产量、降低成本以适应市场激烈竞争的需要，同时还面临着科技与经济发展带来的挑战。
作者：王定祥