改进耐磨堆焊技术 提高粉磨系统效率

　　近日，郑州机械研究院关于改进耐磨堆焊技术、提高粉磨系统效率做了相关报道，主要对辊面磨损、辊面堆焊材料、辊面磨损形式、辊面修复方法、优质耐磨堆焊材料及工艺对粉磨系统的作用进行了分析。

　　一、辊面磨损分析

　　1、磨损产生原因

　　为改进耐磨堆焊技术、提高粉磨系统效率，郑州机械研究所率先对辊面磨损进行分析。从辊压机的工作原理可以看出，物料在两只辊子之间挤压，辊面产生磨损属于正常现象，从磨损产生的原因，主要有3个方面：

　　（1）耐磨堆焊材料选择不当，辊面耐磨性差；

　　（2）堆焊工艺不合理，导致辊面堆焊质量低，辊面造成剥落；

　　（3）物料硬度太高，易磨性差。

　　2、不同物料对磨损的影响

　　由于辊压机物料不同，磨损情况差别也很大，一般来说，生料辊压机比水泥辊压机磨损较快。同样的生料辊压机，不同地区，由于生料不同，辊面磨损也有差距。水泥辊压机由于混合材不同，磨损情况也不一样。

　　3、物料的不同相应堆焊材料的选择

　　由于物料的不同，在辊面堆焊中选择的焊丝也不同，因为目前还没有一种焊丝可以解决所有问题。因此，基于以上原因，郑州机械研究所研发出不同焊丝应对不同物料，主要有两种：

　　（1）ZD1、 ZD2、 ZD3、 ZD310适用于一般水泥磨辊压机辊面堆焊；

　　（2）ZD330适用于生料辊压机辊面堆焊。

　　二、辊面堆焊材料

　　1、水泥辊压机辊面堆焊材料

　　ZD1堆焊层、ZD2堆焊层、ZD3堆焊层以及ZD310堆焊层。ZD1堆焊层具有非常优良的韧性和抗裂性，在辊体运行过程中，如耐磨堆焊层表面出现较大裂纹，ZD1可以起到很好的保护作用，使裂纹扩展止于ZD1堆焊层，不会继续向辊体扩展，对辊体起到了保护作用；

　　ZD2堆焊层具有较高的抗压强度，对耐磨层起到了很好的支撑作用，ZD2堆焊层相当于辊体与耐磨层之间的一座桥梁，使耐磨层与辊体牢牢的结合在一起，ZD2堆焊层的良好性能，使辊压机挤压辊在使用过程中不会出现掉块和剥落现象；

　　ZD3堆焊层具有高韧性与良好耐磨性的综合性能，其堆焊层硬度在HRC55左右，耐磨性较好；在连续堆焊过程中ZD3堆焊层无裂纹，具有较好的抗裂性。ZD3耐磨层的存在，使辊压机耐磨结构更加合理和有效；

　　ZD310耐磨花纹层是直接与物料接触的部分，其耐磨性的优劣直接影响辊体的使用寿命。ZD310耐磨焊丝属多元合金强化，其堆焊层硬度在HRC60左右，其耐磨性比高铬铸铁堆焊层好，且比高铬铸铁堆焊层的结合性好，非常适于辊压机耐磨花纹层。

　　2、生料磨辊压机堆焊材料

　　生料辊压机堆焊材料比较单一，主要涉及ZD330，但生料辊压机堆焊材料需要先用ZD1焊丝打底焊一层，然后用ZD330焊丝堆焊耐磨层。ZD330焊丝为多元合金强化型堆焊材料。堆焊层金属具有大量的合金碳化物，保证了堆焊金属具有优异的抗磨粒磨损性能和一定的抗冲击性能及抗剥落性能。ZD330焊丝必须冷焊，即先用ZD1焊丝打底焊一层，焊后保温、缓冷到室温后才能堆焊ZD330焊丝。

　　三、辊面磨损形式

　　1、辊面磨损形式介绍

　　辊面磨损形势分为：

　　正常磨损：辊面运行初期、物料中没有铁块进入的磨损，辊面耐磨层基本磨损完。

　　辊面局部剥落破坏：物料中混入铁块或者辊面反复在线修复2～3次以后，随着焊接次数的增加，辊面疲劳裂纹就会产生，辊面磨损会进入该阶段。

　　辊面疲劳破坏：辊面再经过局部凹坑补焊1～2次以后，造成辊面局部焊接应力越来越大，整个辊面随着焊接次数的增加，辊面疲劳裂纹会越来越多，辊面磨损会进入该阶段。

　　辊面严重破：随着辊压机运行时间的延长，辊面磨损越来越严重。对于辊面磨损严重的辊面，强烈建议进行离线修复。

　　2、不同磨损形式产生的原因

　　正常磨损产生的原因是辊压机运行初期，物料中没有进入铁块，日常管理比较好，随着运行时间的增加，辊面发生的自然磨损。正常磨损比较均匀，辊面没有局部凹坑、裂纹等缺陷，是辊压机使用的最好结果。

　　辊面局部剥落破坏产生的原因是物料中进入铁块，日常管理中没有使用除铁器。

　　辊面疲劳破坏产生的原因主要是在线修复次数较多，辊子运行时间较长，辊子母材产生疲劳破坏。避免疲劳破坏的方法，建议辊子使用3年~4年要进行离线修复。离线修复除了把辊面彻底修复好，顺便把油封更换，检测轴承是否需要更换。

　　辊面严重破坏发生的原因之一是辊面没有及时进行离线修复；其次是辊面堆焊没有采用优质焊丝，或者堆焊工艺不当，辊面堆焊质量差；再次辊子母材选择不当，辊子母材一般选用优质锻钢，而有的公司辊套采用铸造。

　　3、复合辊套的特点及使用效果

　　复合辊辊套采用离心铸造，辊面采用进口焊丝堆焊一层耐磨横条。由于复合辊辊子母材原因，焊接性能极差，磨损后不能堆焊修复，且由于辊子母材原因，辊子经车加工后，裂纹很深，而且是贯穿性裂纹。对于这种辊子母材原因造成的疲劳裂纹，最好的修复方法就是更换辊套，把旧辊套清理掉，并把旧辊轴精加工后使用，根据旧辊轴外径加工新辊套内孔，然后把新辊套旧辊轴采用过盈配合热装在一起，并堆焊辊面耐磨层。这为水泥生产带来极大不便。较之复合辊的修复方式，其上的四种情况相应简单。

　　四、辊面修复方法

　　1、辊面不同磨损情况及相应修复方法

　　对于正常磨损的辊面可以采用下面的修复工艺：

　　（1）用电动钢丝刷清理辊子最上面的一段辊面，最好用乙炔焰烘烤辊面，通过烘烤，既可以把辊面微裂纹里的粉尘吹出来，也可以起到预热辊面的作用。

　　（2）用ZD310焊条堆焊辊面耐磨横条，堆焊高度5mm。

　　（3）焊完一段后，转动辊子，把待焊的另一段辊面转到上面来，按上述方法继续堆焊，直至把整个辊面焊完。

　　（4）堆焊时注意测量堆焊的高度，要保证辊子的圆度，以免辊面不圆而导致辊压机的震动。

　　对于局部剥落的辊面可以采用的修复工艺：

　　（1）用电动钢丝刷把辊面凹坑中粉尘清理干净。

　　（2）用ZD1焊丝补焊凹坑，留5mm左右的余量堆焊ZD3耐磨层，其余全部用ZD1焊丝补焊。

　　（3）然后用ZD3焊丝堆焊一层耐磨层5mm。

　　（4）耐磨层焊完后，再用ZD310焊丝堆焊耐磨层，耐磨条纹宽度为15∽20mm，高度为5mm左右，间隔为5∽10mm；

　　对于疲劳破坏的辊面可以采用的修复工艺：

　　（1）用碳弧气刨对辊面进行彻底清理，辊面待焊部位的残留硬层、裂纹、粉尘、铁锈等都要清理干净，使之露出金属光泽。

　　（2）用ZD1焊丝焊接过渡层，通过过渡层的焊接，使高低不平的辊面形成较平缓的外圆面，以便于缓冲层及耐磨层的焊接。

　　（3）用ZD3焊丝焊辊面耐磨层，焊时注意测量辊体尺寸及圆度，焊到辊体要求尺寸为止。

　　（4）耐磨层焊完后，然后用ZD310 焊丝连续堆焊耐磨横条。

　　对于严重破坏的辊面，在线堆焊无法保证修复质量，强烈建议进行离线修复，可以采用的修复工艺：

　　（1）首先用短电弧切削专用机床（电熔刨）对辊面进行彻底清理，把辊面残留硬层、裂纹、粉尘、铁锈等都要清理干净，然后进行车加工。

　　（2）用超声波探伤仪对车加工过的辊子进行超声波探伤，检查辊体内部是否存在疲劳裂纹、疏松组织。特别是对运行多年的辊子，对辊体进行超声波探伤非常有必要。把探伤后辊子支撑在自动堆焊变位机上，辊子整体预热到300度左右，待焊。

　　（3）首先采用ZD1埋弧药芯焊丝（￠4.0）焊高韧性止裂层；ZD1堆焊层具有非常优良的韧性和抗裂性，在辊体运行过程中，如耐磨堆焊层表面出现较大裂纹，ZD1可以起到很好的保护作用，使裂纹扩展止于ZD1堆焊层，不会继续向辊体扩展，对辊体起到了保护作用；

　　（4）然后采用ZD2埋弧药芯焊丝（￠4.0）焊高强度过渡层；ZD2堆焊层具有较高的抗压强度，对耐磨层起到了很好的支撑作用，ZD2堆焊层相当于辊体与耐磨层之间的一座桥梁，使耐磨层与辊体牢牢的结合在一起，ZD2堆焊层的良好性能，使辊压机挤压辊在使用过程中不会出现掉块和剥落现象；

　　（5）采用ZD3埋弧药芯焊丝（￠4.0）堆焊表面耐磨堆焊层；ZD3堆焊层具有高韧性与良好耐磨性的综合性能，其堆焊层硬度在HRC55以上，耐磨性较好；在连续堆焊过程中ZD3堆焊层无裂纹，具有较好的抗裂性。ZD3耐磨层的存在，使辊压机耐磨结构更加合理和有效；

　　（6）最后采用ZD310焊丝（￠1.6 ） 堆焊耐磨花纹层；ZD310耐磨花纹层是直接与物料接触的部分，其耐磨性的优劣直接影响辊体的使用寿命。ZD310耐磨焊丝属多元合金强化，其堆焊层硬度在HRC55-62之间，其耐磨性比高铬铸铁堆焊层好，且比高铬铸铁堆焊层的结合性好，非常适于辊压机耐磨花纹层。

　　2、辊面及时维护对运行成本的影响

　　辊压机在运转过程中，辊面磨损是正常现象，在使用辊压机时，要对辊面要维护好，不要等辊面磨损得实在不能使用了再堆焊。如果耐磨花纹磨损完了，失去了最外面耐磨层的保护，下面的过度层磨损就会很快，这是对辊压机致命的破坏。对辊压机辊面的及时堆焊维护是保证辊压机使用寿命的关键。辊面维护得好，可以大大减少停机堆焊次数，降低运行成本。

    辊面磨损到如此情况，用ZD310焊丝及时补焊耐磨花纹即可，1700*1200辊压机辊子修复费用10万元/只，修复工期2天即可。

　　如果磨损到这种程度，只能离线修复了，修复费用至少50万元/只，修复工期50天。

　　辊面及时维护除了日常维护之外，还需要离线修复及时。在线修复不需要拆装辊子，费用低，工期短，有的水泥企业尽量采用在线修复。其实辊压机辊面的维护应该做到在线与离线相结合。在线修复次数多了，辊面应力也随之增大，如果辊面母材太差，修复2~3次后就要离线修复了。

　　五、优质耐磨堆焊材料及工艺对粉磨系统的作用

　　随着水泥行业的高速发展，耐磨材料与抗磨技术都得到了长足进步，作为抗磨技术中应用较为广泛的堆焊技术，越来越多地应用于水泥设备与备件的制造修复中。选用优质堆焊材料及相应工艺堆焊修复的辊压机辊子，质量稳定，在使用过程中不会因为辊面剥落而影响正常生产，为粉磨系统的提升及粉磨效率的提高起到关键作用。相反，如果采用劣质的堆焊材料，修复的辊面质量不合格，在生产旺季辊面产生剥落或者严重磨损，将严重影响正常生产。由于辊面质量不好，将极大降低磨机产量，电耗提高，产量降低，为粉磨系统带来严重影响优质堆焊材料虽然修复价格高，但使用质量好，性价比高。选择优质堆焊材料离线修复一次一般可以使用3年左右（期间可能要在线修复1~2次）再离线修复，使用价格低廉焊丝可能每年都要离线修复，导致修复成本加大。建议采用优质堆焊材料修复辊压机辊子。通过改进耐磨堆焊技术，优化辊面质量对粉磨系统效率的提高也很关键。