高壓輥磨機(jī)柱釘輥面維保技術(shù)探索與實(shí)踐

孫永生

（中信重工機(jī)械股份有限公司）

硬質(zhì)合金柱釘有極高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性，自應(yīng)用到高壓輥磨機(jī)輥面后，極大地提高了輥面的使用壽命［1］。柱釘輥面在使用的過程中，若出現(xiàn)了如磨損過快、斷釘、崩角等早期失效形式，如不能及時(shí)修復(fù)，將會(huì)造成輥套過早報(bào)廢，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。近年來，高壓輥磨機(jī)柱釘輥面維保技術(shù)受到人們的高度重視。

1 高壓輥磨機(jī)柱釘輥面

高壓輥磨機(jī)柱釘輥面是使用硬質(zhì)合金制作成的特殊形狀的柱釘，按照一定規(guī)律鑲嵌在輥套本體上，形成柱釘輥面。由于硬質(zhì)合金有極高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性，硬質(zhì)合金鑲嵌到輥套本體上形成耐磨面框架，同時(shí)間距布置的柱釘中間留有一定的間隙，在擠壓物料的過程中，物料被擠壓成密實(shí)的料墊留在輥套上，柱釘和料墊對輥套形成了一層堅(jiān)實(shí)的保護(hù)膜。在高壓輥磨機(jī)運(yùn)行過中，形成了物料與物料，柱釘和物料間的擠壓和摩擦，而輥面本體卻不受磨損，從而大大提高輥套的使用壽命。高壓輥磨機(jī)柱釘輥面見圖1。

2 柱釘輥面失效形式

高壓輥磨機(jī)柱釘輥面相比市場上的堆焊輥面和復(fù)合輥面壽命更長，不僅減少了現(xiàn)場對輥面的維護(hù)，同時(shí)也提高了高壓輥磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低了企業(yè)的綜合運(yùn)營成本。但柱釘輥面在使用的過程中，出現(xiàn)了一些柱釘失效形式（圖2）。柱釘輥面失效形式主要有3種：①柱釘磨損過快或中部區(qū)域磨損過快。由于高壓輥磨機(jī)現(xiàn)場使用問題或柱釘選擇的材質(zhì)不合適，導(dǎo)致柱釘整體磨損過快或局部磨損過快，磨損快的柱釘，輥面很難形成料墊，導(dǎo)致輥套基材的加速磨損，最終導(dǎo)致輥面失效。②柱釘斷裂。柱釘斷裂是最常見的柱釘損壞形式，斷裂后的柱釘無法形成料墊，繼而使其周圍柱釘也發(fā)生斷裂，依次惡性循環(huán)，導(dǎo)致輥面出現(xiàn)深坑進(jìn)而失效。③柱釘崩角。柱釘崩角是柱釘未斷裂，但柱釘圓周出現(xiàn)塊狀剝落。

通過對柱釘材質(zhì)的選擇，可有效避免第1種柱釘失效形式的出現(xiàn)，但柱釘斷裂和崩角可能是因?yàn)橹敳馁|(zhì)問題，也可能是現(xiàn)場物料塊度過大或過鐵導(dǎo)致。因此，所有的高壓輥磨機(jī)柱釘輥面均有柱釘斷裂和崩角現(xiàn)象存在。

3 柱釘輥面維保技術(shù)

柱釘輥面整體使用壽命較高，當(dāng)出現(xiàn)局部的失效時(shí)，若能夠及時(shí)修補(bǔ)，則可避免輥面的整體損壞。同時(shí)，由于柱釘使用的材質(zhì)一般為鎢鈷類硬質(zhì)合金，原材料價(jià)格十分昂貴，輥面一旦整體損壞，對用戶造成的損失較大，因此柱釘輥面的維保技術(shù)研究顯得極其重要。近年來，經(jīng)過多年的經(jīng)驗(yàn)積累，市場上出了以下幾種柱釘輥面維保技術(shù)。

（1）針對輥面的柱釘大面積脫落和斷裂情況，張海燕等［2］研究使用高碳高鉻鑄鐵型堆焊焊絲ZD501，該種焊絲有較好的抗沖擊和抗剝落性能。修復(fù)方法首先對輥面焊接部位預(yù)熱180℃，然后使用硬度較低的焊絲將輥面焊接平整，然后焊接耐磨焊絲ZD501，焊接高度約10 mm，最后再焊接上3 mm的花紋。該修復(fù)方法在現(xiàn)場取得了良好的效果，保證了高壓輥磨機(jī)能夠持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。該焊接式修復(fù)方案的優(yōu)點(diǎn)是可在線修復(fù)，操作簡單，且修復(fù)時(shí)間短。

（2）針對柱釘?shù)拇竺娣e損壞，于江［3］研究出了新型修補(bǔ)方案。由于柱釘為粉末冶金制造而成，無法通過焊接將柱釘直接焊接在輥面上，因此通過在柱釘外圓柱面過盈安裝鋼套，然后通過將鋼套焊接在輥面上，實(shí)現(xiàn)柱釘固定在輥套上。其具體操作方法首先將輥面焊接3 mm厚的連接層，然后將鑲套的柱釘按照一定間距焊接在輥面上，最后上層焊接1層耐磨焊層。該修復(fù)方案解決了有深坑情況下無法固定柱釘?shù)膯栴}，同時(shí)，修復(fù)后的輥套更耐磨，使用壽命更長。柱釘鑲套焊接修補(bǔ)方案見圖3。

（3）高壓輥磨機(jī)的邊緣效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致輥面中部磨損較快，而兩側(cè)磨損較慢，當(dāng)輥?zhàn)映霈F(xiàn)該情況后，中間擠壓效果變差，影響高壓輥磨機(jī)輥磨效果。陳代彥［4］針對該種情況，設(shè)計(jì)了柱釘輥面磨削裝置，通過對兩端柱釘輥面進(jìn)行磨削，恢復(fù)輥面的均勻性，提高高壓輥磨機(jī)的工作效率。輥套不均勻磨損修復(fù)方案見圖4。

（4）個(gè)別柱釘斷裂處理。柱釘通過膠黏或過盈配合鑲嵌在輥面上。粘黏連接方式可通過加熱的方式使膠水失效，然后進(jìn)行柱釘更換。過盈連接方式無法通過加熱拆除舊柱釘，可通過在原斷裂柱釘周圍鉆制小尺寸柱釘孔，然后安裝上小柱釘，以保護(hù)斷裂柱釘處的輥面［5］。柱釘過盈連接修復(fù)方案見圖5。

4 新型柱釘輥面修復(fù)技術(shù)

為使柱釘輥面形成料墊，一般設(shè)計(jì)柱釘凸出輥面3～5 mm，也因此難免出現(xiàn)個(gè)別柱釘斷裂和崩角的現(xiàn)象。但如有鐵器等硬度高、韌性大的異物進(jìn)入高壓輥磨機(jī)，會(huì)造成大面積柱釘斷裂的情況。輥面堆焊處理能夠快速修復(fù)輥面，但堆焊的硬度為58～62 HRC，而柱釘硬度一般在68～72 HRC，修復(fù)后的輥面運(yùn)行一段時(shí)間后，堆焊處磨損后需重新修復(fù)，且多次焊接對輥套性能影響較大，易出現(xiàn)輥套開裂現(xiàn)象。柱釘鑲套焊接形式操作比較復(fù)雜，停機(jī)時(shí)間較長，易出現(xiàn)焊接應(yīng)力，導(dǎo)致輥套抗疲勞性能下降?；诖耍?jīng)過多次試驗(yàn)和實(shí)踐，研究出了新型柱釘輥面修復(fù)技術(shù)。

通過使用高強(qiáng)度的金屬修補(bǔ)劑摻入金剛砂細(xì)粉，對柱釘輥套基體增材，可實(shí)現(xiàn)柱釘輥面的無損修復(fù)。新型柱釘輥面修補(bǔ)方案見圖6。

新型柱釘輥面修補(bǔ)方案具體操作步驟：①將需要修復(fù)的輥面殘料、柱釘孔使用清洗劑清洗干凈，清洗后使用吸油棉擦干；②安裝新柱釘；③將混合好的金屬修補(bǔ)劑將柱釘縫隙、輥面凹坑處填滿，并適當(dāng)按壓表面，使修補(bǔ)劑能夠填充密實(shí)；④將混合均勻的修補(bǔ)劑涂抹至新安裝的柱釘處；⑤輥面修復(fù)完畢后，等待24 h（金屬修補(bǔ)劑強(qiáng)度在24 h后達(dá)到最大），使金屬修復(fù)劑完全固化。

高強(qiáng)度金屬修補(bǔ)劑參數(shù)見表1。

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新型柱釘輥面修復(fù)技術(shù)無需使用焊接方式，可有效避免輥套受到熱應(yīng)力和焊接應(yīng)力，不會(huì)對輥套組織和性能產(chǎn)生影響。加強(qiáng)版金屬修補(bǔ)劑一方面對輥套母體進(jìn)行增材，降低柱釘凸出高度，避免柱釘受到過大彎矩而斷裂，起支撐柱釘?shù)淖饔?，同時(shí)金剛砂本身又有一定的耐磨性，避免修補(bǔ)劑的快速磨損；另一方面，金屬修補(bǔ)劑可自適應(yīng)形成料墊，料墊又有效地保護(hù)了金屬修補(bǔ)劑不受磨損。該修補(bǔ)方法適用于柱釘輥面因過異物大面積斷裂的情況。

5 輥面修復(fù)案例

河北承德地區(qū)某鐵礦廠使用GM200-160型高壓輥磨機(jī)進(jìn)行礦石破碎，高壓輥磨機(jī)投產(chǎn)初期除鐵效果較差，動(dòng)定輥輥面約有300 mm寬度出現(xiàn)嚴(yán)重?cái)噌攩栴}，由于未及時(shí)對輥面進(jìn)行換釘，斷釘處的輥套出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，后期將新的柱釘更換上后，由于柱釘凸出面太長，導(dǎo)致柱釘很快斷裂。由于輥面損壞，導(dǎo)致高壓輥磨機(jī)該側(cè)輥縫無法撐開，擠壓效果變差，輥偏大。

利用高強(qiáng)度金屬修補(bǔ)劑加金剛砂對輥套基體進(jìn)行增材，實(shí)現(xiàn)輥面的修復(fù)。經(jīng)過修復(fù)，輥面恢復(fù)到原尺寸，且輥面形成了堅(jiān)實(shí)的料墊，柱釘未再發(fā)生斷裂，新型輥面修復(fù)方案在該現(xiàn)場取得了良好的應(yīng)用效果。輥面修復(fù)前后情況見圖7。

6 結(jié) 論

柱釘修復(fù)技術(shù)是保證柱釘輥面完好的重要技術(shù)，傳統(tǒng)的柱釘輥面修復(fù)技術(shù)還需進(jìn)一步優(yōu)化。本文提出的新型柱釘輥面修復(fù)技術(shù)，可有效提高輥面的使用壽命，減少輥面修復(fù)時(shí)間，同時(shí)可大幅降低輥面的維護(hù)成本。