輥式磨粉機光輥耐用性影響因素的研究

陳小剛 孫 震 蘆 偉 邵 博 張曉東

（中糧工程裝備（張家口）有限公司，河北張家口 076250）

磨輥是輥式磨粉機的工作部件，通過擠壓、剪切、沖擊等作用使物料粉碎。根據(jù)表面結構型式，磨輥可分為“齒輥”和“光輥”兩種。齒輥是在圓柱型輥面上拉削出一定參數(shù)的傾斜磨齒，光輥是利用噴砂等方法對磨光后的輥面進行處理，得到微粗糙毛面。

在現(xiàn)代制粉工藝中，光輥主要用于心磨系統(tǒng)。光輥輥面磨光后進行噴砂處理，以消除輥面光澤，形成一定的粗糙度，提高輥面與物料的摩擦力，以保證物料有效地被磨輥攫入研磨區(qū)。但在研磨過程中，光輥輥面也會被磨損，導致粗糙度降低，產(chǎn)生金屬光澤，結果造成研磨性能降低。光輥的耐用性一直是制粉工作者研究的一個課題，文中對光輥耐用性的主要影響因素進行了剖析，以期能為行業(yè)提高磨輥有效使用周期服務。

1 輥體鑄造對磨輥耐用性的影響

磨輥的輥體一般由雙金屬離心澆鑄而成。其外層為合金鑄鐵，保證輥面具有一定的硬度和耐磨性；內(nèi)層為灰鑄鐵，使磨輥具有一定的韌性和吸振性能。

磨輥輥體鑄造水平是保持磨輥性能的基礎條件，外層合金鑄鐵的金相組織結構直接影響磨輥輥體質(zhì)量。輥面硬度、輥面硬度偏差、磨輥徑向深度硬度衰減量是衡量磨輥鑄造質(zhì)量的主要技術指標。

1.1 輥體表面硬度值

光輥表面硬度不宜過高，一般的光輥表面硬度應低于齒輥硬度，GB/T34669—2017《糧油機械 磨輥》要求光輥硬度為HS61-74。光輥表面硬度過高，在對物料的研磨過程中容易形成金屬光澤，影響光輥的使用壽命。合適的輥面硬度，易于進行噴砂處理。在研磨物料時，表面以微粒的形式脫落而形成新的表面粗糙度。合適的表面硬度不易形成金屬光澤，可有效提高磨輥的耐用性。

1.2 輥體表面硬度差

整個輥面的硬度差應盡可能均勻一致，國際先進的冶煉鑄造水平可使輥面硬度偏差低于2 HS，而國內(nèi)輥面硬度偏差一般能低于4 HS。硬度偏差過大會導致磨輥硬度不均勻，使磨輥的磨損速率出現(xiàn)較大差異，出現(xiàn)局部過渡磨損而形成金屬光澤，降低研磨性能。

1.3 輥體徑向深度硬度衰減量

磨輥輥體在離心鑄造的過程中，受澆鑄溫度、冷卻速度等影響，輥體徑向方向的金相組織會發(fā)生變化，導致硬度也發(fā)生變化，一般呈徑向方向減小。磨輥徑向深度硬度衰減量（t1）曲線如圖1 所示，t1硬度變化越小，磨輥磨損后二次加工性能越穩(wěn)定，可加工性越好，越易于制定磨輥保養(yǎng)計劃，磨輥也越耐用。

圖1 磨輥徑向深度硬度曲線

2 磨輥中凸度或錐度對磨輥耐用性的影響

在研磨物料時，磨粉機心磨系統(tǒng)輥間軋距一般為0.05～0.2 mm。研磨物料時輥間會產(chǎn)生較大的研磨壓力，一般為4～15 kgf/cm2。在研磨壓力的作用下輥體會發(fā)生彎曲應變，應變量和輥間壓力成正比。由于輥間研磨壓力使輥體發(fā)生微觀變形，對實際生產(chǎn)具有較大影響，所以在磨削磨輥時，可通過預制中凸度或錐度來補償變形（圖2）。不同的制粉工段，磨輥預制中凸度值有所不同，現(xiàn)代長粉路制粉工藝研磨壓力較小，一般中凸度設置為10～25 μm。

圖2 磨輥中凸度和錐度的影響

在實際使用中，預置中凸度或錐度與實際需要的補償會存在偏差。在工藝變更時，由于輥間壓力發(fā)生變化，中凸度或錐度也可能不再適宜。當中凸度或錐度值與實際所需的彎曲補償值偏差過大時，為保證出粉率，就需要更小的輥間研磨軋距，而軋距越小磨損越大，如此反復，形成惡性循環(huán)。所以，中凸度或錐度偏差過大是導致磨輥加速磨損、形成輥面金屬光澤、過早失去研磨性能的主要因素之一。

因此，在加工磨輥時必須嚴格按照工藝要求磨制磨輥中凸度或錐度值，切不可過大或過小。這需依據(jù)生產(chǎn)情況，通過反復實踐，持續(xù)改進、優(yōu)化中凸度和錐度值，盡可能使磨輥中凸度接近理想狀態(tài)，避免或減輕局部磨損，提高磨輥耐用性。

3 輥體表面粗糙度對磨輥耐用性的影響

磨輥輥體表面粗糙度是指加工表面具有的較小間距和峰、谷組成的微觀幾何性狀特性。輥面磨制中凸度后的表面粗糙度為0.8 μm，磨光后要對輥面進行噴砂處理，噴砂后新的表面粗糙度一般要求為3.5～4.5 μm。同等條件下，不同規(guī)格型號的砂粒所形成的表面粗糙度不同（表1）。在實際生產(chǎn)中，噴砂效果與砂粒徑形狀、噴砂壓力、噴砂次數(shù)、輥面硬度、噴砂速度和角度有關。噴砂后的磨輥表面的粗糙度與制粉工藝有關，可在工藝設計時依據(jù)原糧特性、工藝流程、產(chǎn)品類型結合實踐經(jīng)驗得出，但需要反復試驗后再確定。

表1 不同砂粒的噴砂粗糙度

通過改變噴砂壓力、噴砂角度和噴砂次數(shù)，采用不同粒徑的噴砂可獲得相同的表面粗糙度，檢測的粗糙度值相當，但其微觀輪廓仍有明顯差異（圖3）。

圖3 磨面粗糙度值相當?shù)奈⒂^輪廓差異

實踐證明，微觀輪廓對磨輥的研磨性能和耐用性有明顯影響，使用砂礫粒徑越大，研磨性能越不穩(wěn)定，磨輥的耐用性越差；但也不是砂礫粒徑越小越好，粒徑太小，不僅難獲得相應粗糙度，而且需要更大的噴砂壓力。所以在實際加工中，為獲得最理想的磨輥表面微觀輪廓狀態(tài)，提高磨輥耐用性，需要反復試驗、持續(xù)改進。

4 磨輥軸承游隙對磨輥耐用性的影響

磨輥研磨物料時，磨輥高速旋轉，磨輥、軸承內(nèi)圈和滾動體構成離心體。軸承游隙越大，離心半徑越大，產(chǎn)生的離心力越大，磨輥徑向跳動就越大。磨輥徑向跳動將直接導致磨輥輥面間斷性局部受力，甚至在軋距較小時造成間歇性“撞輥”，磨輥表面逐漸出現(xiàn)金屬光澤，研磨性能下降、能耗增加，料溫高，物料出現(xiàn)“雪花片”狀，磨輥不耐用。

在裝配磨輥軸承時，應測量軸承徑向游隙，及時掌握軸承游隙值，通過游隙值變化進行軸承的保養(yǎng)和替換。為提高磨輥耐用性，應盡可能降低軸承游隙。對于要求較高的心渣系統(tǒng)，當舊軸承游隙大于0.11 mm 時，可將其換在前路皮磨等要求不高的系統(tǒng)使用。在生產(chǎn)實踐中，應把控軸承使用條件，保持良好潤滑等，以取得最佳經(jīng)濟效果。

5 磨輥表面清潔對磨輥耐用性的影響

輥式磨粉機磨輥在對物料進行粉碎時，其表面會粘附物料，物料水分含量越高及研磨壓力越大，磨輥表面粘附情況越嚴重。磨輥表面的物料如得不到有效清除，就會出現(xiàn)物料纏輥現(xiàn)象，破壞磨輥表面特性，輕則影響研磨穩(wěn)定性，重則造成磨粉機劇烈振動，甚至出現(xiàn)更大的安全隱患。輥面粘粉嚴重影響磨粉機研磨效果，保持輥面清潔是良好研磨的前提，是研磨穩(wěn)定的必要條件。磨輥清理還可防止浮粉二次研磨。

光輥表面清潔常用刮刀，清潔效果與刮刀角度、刮刀質(zhì)量、刮刀配重和日常維護有關。需要注意的是切不可為獲得良好清潔效果而隨意增加配重力臂。增加力臂雖然增強了刮刀清理能力，同時也大大增加了刮刀對磨輥表面的磨損，使輥面過早出現(xiàn)金屬光澤，降低研磨性能。在實際生產(chǎn)時，要適當減小配重力臂，降低刮刀對輥面的摩擦力，以減少磨輥磨損，延長磨輥使用壽命。

6 結語

新加工磨輥的研磨性能呈由低到高再進入平穩(wěn)期的規(guī)律，一般在使用1 200 h 后輥面性狀會進入快速衰減期，其研磨性能會明顯下降。在實際應用中，切不可以以“一刀切”的形式制定磨輥更換保養(yǎng)計劃。一味追求磨輥使用時間長，會造成研磨效果差，影響面粉出率，也會降低面粉質(zhì)量、增加能耗。影響輥式磨粉機光輥耐用性的因素較多，要通過客觀分析，合理設計，持續(xù)改進，保證研磨效果，使經(jīng)濟性達到最佳。