輥壓機(jī)輥面在線堆焊的操作實(shí)踐

周道國 張?jiān)葡?/p>

（浙江尖峰登城水泥有限公司，富陽311405）

0 前言

輥壓機(jī)自80年代中期在水泥行業(yè)問世以來，提高了粉磨效率，降低了粉磨能耗。輥壓機(jī)與磨機(jī)組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)、半終粉磨系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各種粉磨作業(yè)。輥壓機(jī)在粉磨系統(tǒng)中以其能降低20%～50%的能耗，提高磨機(jī)30%～60%的產(chǎn)量，提高水泥質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)而受到重視。但其輥面磨損嚴(yán)重的缺點(diǎn)也影響到作用的發(fā)揮。一般在連續(xù)運(yùn)行半年后，輥面的耐磨條紋磨損就所剩無幾，使其處于經(jīng)常的維修狀態(tài)中，嚴(yán)重制約了磨機(jī)的正常運(yùn)行。

1 輥面在線堆焊修復(fù)的可行性

目前，許多水泥企業(yè)輥壓機(jī)沒有采用備用輥，一是備用輥費(fèi)用太高，另則輥面的在線堆焊修復(fù)即可以保證正常生產(chǎn)運(yùn)行。輥壓機(jī)輥面在線堆焊的最大優(yōu)點(diǎn)就是修復(fù)周期短，可以安排在水泥銷售淡季，設(shè)備大修的時候進(jìn)行。按輥面全部刨去大約需10天左右，修復(fù)好后可以直接生產(chǎn)，而且費(fèi)用也低，大約是離線堆焊費(fèi)用的1/3～1/4。堆焊后的使用壽命可以達(dá)到4000h。離線修復(fù)周期長，近35天左右，但離線修復(fù)可以將表面裂紋處理干凈，修復(fù)后壽命可以與新輥?zhàn)酉喈?dāng)。根據(jù)近2次在線堆焊修復(fù)后的使用效果來看，可以達(dá)到設(shè)計(jì)能力，滿足生產(chǎn)要求。

2 輥面的磨損機(jī)理

從輥壓機(jī)的運(yùn)行工況可以看出，輥面的磨損類型屬于典型的高應(yīng)力磨粒磨損。在磨粒磨損過程中，物料額粒在壓力作用下會使輥面產(chǎn)生彈性和塑性變形，從而在輥面亞表層不同深處會形成循環(huán)壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，當(dāng)循環(huán)應(yīng)力超過輥?zhàn)硬牧系钠趶?qiáng)度時，在表面層將引發(fā)裂紋。在循環(huán)載荷作用下，亞表層的塑性變形繼續(xù)發(fā)展，在離開表面一定深度的位置也將萌生裂紋，并逐步擴(kuò)展。表面層裂紋的擴(kuò)展方向是與外加應(yīng)力成45°角，經(jīng)過兩三個晶粒后，即轉(zhuǎn)向與應(yīng)力垂直的方向。而亞表層處萌生的裂紋擴(kuò)展方向是平行于表面，或與表面成10°～20°的角。當(dāng)裂紋擴(kuò)展后，使裂紋以上的材料斷裂剝落，這種現(xiàn)象是疲勞磨損。綜上所述，輥?zhàn)拥哪p機(jī)理是輥面的高應(yīng)力磨料磨損和輥面亞表層的疲勞磨損共同作用的結(jié)果。

3 輥面的磨損狀況

我公司輥壓機(jī)為中信重型機(jī)械公司生產(chǎn)的Φ1200mm×800mm輥壓機(jī)，輥面形狀為“一字”直條紋，在2005年6月檢查，輥面磨損比較嚴(yán)重，磨損類型既有條紋磨損，又局部有大的坑。雖然請堆焊修復(fù)廠家研究出堆焊方案，實(shí)施效果不好，運(yùn)行半個月就要堆焊一次，且剝落的部位越來越多，曾先后由多個廠家修復(fù)，始終沒有得到解決。從刨掉的料塊來看，下表面呈植物年輪狀，一圈沿著一圈向外擴(kuò)展。用榔頭輕輕敲擊會有很大一塊整體剝落下來，而且接合面有大量鐵隙，最大磨損深度達(dá)到了6cm。由于之前對輥面的頻繁堆焊，加上對裂紋也沒有進(jìn)行處理，導(dǎo)致裂紋一直往里延伸。將剝落下來的碎塊拿去化驗(yàn)，證明該碎塊材質(zhì)與輥壓機(jī)母材不相熔。剝落下來的輥面有4～5cm。

4 堆焊修復(fù)材料的選擇

從輥?zhàn)拥钠茐男问絹砜?，選擇的堆焊材料，不僅耐磨性要好，而且要具備較高的韌性和抗疲勞性。根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果，打底層焊絲認(rèn)為采用GDL-1比較合適，GDL-1焊絲屬高強(qiáng)高韌焊絲，作為打底層既有很高的強(qiáng)度，又有很好的韌性，可防止疲勞裂紋的產(chǎn)生和阻斷疲勞裂紋向輥壓機(jī)母材延伸，起到從母材低合金到耐磨層高合金的合金過渡作用。過渡層焊絲采用GDL-2，GDL-2焊絲屬于中碳合金鋼高強(qiáng)焊絲，作為整個堆焊的過渡層，有很高的強(qiáng)度，可防止堆焊層疲勞裂紋的產(chǎn)生和從母材向耐磨層的合金過渡作用，使整個堆焊層從母材到表層有合理的合金梯度，不會產(chǎn)生因某一橫截面上合金梯度過大而產(chǎn)生剝離。耐磨層焊絲采用GDB-1，GDB-1焊絲屬高碳高合金焊絲，硬度為HRC≥55，作為整個堆焊的耐磨層，具有較高的硬度，其金相組織為馬氏體+大量彌散的一次碳化物，因此具有很好的耐磨粒磨損性能，起到保護(hù)整個輥壓機(jī)的輥面在對物料的正常破碎過程中不會磨損。直條紋焊絲采用GDB-2，GDB-2焊絲的主要特性就是硬度高，抗磨損能力強(qiáng)，其硬度為HRC≥60。

5 輥面堆焊工藝的確定

（1）焊前準(zhǔn)備工作，用角鋼制成基準(zhǔn)架搭在輥壓機(jī)的外罩臺上，通過對比圖紙和輥端的基準(zhǔn)臺來設(shè)定基準(zhǔn)，測定記錄輥面的單邊磨損情況。

（2）焊前清理，堆焊前用碳弧氣刨將表面疲勞層清理干凈，清理時，用小手錘輕擊輥面，發(fā)出有空顆響聲的即為未完全剝落的已疲勞處，應(yīng)完全清理干凈，直到表面沒有裂紋、疲勞層為止。

（3）應(yīng)保證輥體的圓度，用角磨機(jī)打磨至露出金屬光澤，用10～20倍放大鏡檢查輥面有無疲勞裂紋，確定表面沒有疲勞裂紋，記錄輥?zhàn)訂芜吶睋p厚度。

（4）開始局部補(bǔ)坑并通過設(shè)定的基準(zhǔn)保證輥體的大致圓度。堆焊順序?yàn)榇虻讓印^渡層→耐磨層→直條紋。

（5）焊接設(shè)備采用CO2氣體保護(hù)堆焊，堆焊過程中保持一定層間溫度，每層堆焊完成后，必須進(jìn)行徹底清渣。

（6）在過渡層堆焊完成后，要對輥面進(jìn)行修形找圓，同時將過渡層的表面渣殼及飛濺徹底清理干凈，對輥?zhàn)訄A度測量結(jié)果作好記錄，根據(jù)幾次堆焊后的教訓(xùn)，此工作很有必要。耐磨層堆焊完成后，仍需對輥面進(jìn)行打磨，直到符合標(biāo)準(zhǔn)為止。

（7）直條紋堆焊，采用自動焊接，高度約為6mm，寬度約為12～15mm，直條紋間距約8～10mm；直條紋焊接完成后，需要對輥?zhàn)訄A度進(jìn)行測量，若存在高低面，要進(jìn)行打磨。

（8）由于端面的漏料導(dǎo)致輥?zhàn)觽?cè)面也有磨損，對側(cè)面也應(yīng)堆焊，堆焊過程中，輥?zhàn)觽?cè)面用紫銅板緊靠住，保證使輥面軸向長度為800mm，同時保證輥面的均勻和輥側(cè)面的平整。

根據(jù)以上工藝，輥壓機(jī)輥面直條紋基本可以保證在2mm以內(nèi)，就實(shí)際運(yùn)行情況來看，能夠滿足要求。

6 效果

以上工藝堆焊修復(fù)的輥面，實(shí)際運(yùn)行能達(dá)到預(yù)期效果，電流20～23A，系統(tǒng)壓力9.5～10.5MPa，輥縫11～13mm（原始輥縫5mm），擠壓后料餅形成較好，物料易磨性較好，Φ4.2×11m磨機(jī)生產(chǎn)42.5水泥臺時產(chǎn)量由堆焊前的101～103t/h提高到130～135t/h。運(yùn)行一月后，輥面無明顯磨損，也無剝離。運(yùn)行5個月后再停機(jī)修復(fù)一次，可以大大減少中間停機(jī)堆焊次數(shù)，充分發(fā)揮輥壓機(jī)在水泥粉磨系統(tǒng)中的作用。

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