周道國 張云霞

（浙江尖峰登城水泥有限公司，富陽311405）

0 前言

輥壓機自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。輥壓機與磨機組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)、半終粉磨系統(tǒng)已廣泛應用于各種粉磨作業(yè)。輥壓機在粉磨系統(tǒng)中以其能降低20%～50%的能耗，提高磨機30%～60%的產(chǎn)量，提高水泥質(zhì)量的優(yōu)點而受到重視。但其輥面磨損嚴重的缺點也影響到作用的發(fā)揮。一般在連續(xù)運行半年后，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，嚴重制約了磨機的正常運行。

1 輥面在線堆焊修復的可行性

目前，許多水泥企業(yè)輥壓機沒有采用備用輥，一是備用輥費用太高，另則輥面的在線堆焊修復即可以保證正常生產(chǎn)運行。輥壓機輥面在線堆焊的最大優(yōu)點就是修復周期短，可以安排在水泥銷售淡季，設備大修的時候進行。按輥面全部刨去大約需10天左右，修復好后可以直接生產(chǎn)，而且費用也低，大約是離線堆焊費用的1/3～1/4。堆焊后的使用壽命可以達到4000h。離線修復周期長，近35天左右，但離線修復可以將表面裂紋處理干凈，修復后壽命可以與新輥子相當。根據(jù)近2次在線堆焊修復后的使用效果來看，可以達到設計能力，滿足生產(chǎn)要求。

2 輥面的磨損機理

從輥壓機的運行工況可以看出，輥面的磨損類型屬于典型的高應力磨粒磨損。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)壓應力和拉應力，當循環(huán)應力超過輥子材料的疲勞強度時，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，并逐步擴展。表面層裂紋的擴展方向是與外加應力成45°角，經(jīng)過兩三個晶粒后，即轉(zhuǎn)向與應力垂直的方向。而亞表層處萌生的裂紋擴展方向是平行于表面，或與表面成10°～20°的角。當裂紋擴展后，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，輥子的磨損機理是輥面的高應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

我公司輥壓機為中信重型機械公司生產(chǎn)的Φ1200mm×800mm輥壓機，輥面形狀為“一字”直條紋，在2005年6月檢查，輥面磨損比較嚴重，磨損類型既有條紋磨損，又局部有大的坑。雖然請堆焊修復廠家研究出堆焊方案，實施效果不好，運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，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，最大磨損深度達到了6cm。由于之前對輥面的頻繁堆焊，加上對裂紋也沒有進行處理，導致裂紋一直往里延伸。將剝落下來的碎塊拿去化驗，證明該碎塊材質(zhì)與輥壓機母材不相熔。剝落下來的輥面有4～5cm。

4 堆焊修復材料的選擇

從輥子的破壞形式來看，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)化驗結(jié)果，打底層焊絲認為采用GDL-1比較合適，GDL-1焊絲屬高強高韌焊絲，作為打底層既有很高的強度，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焊絲，作為整個堆焊的過渡層，有很高的強度，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，起到保護整個輥壓機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，其硬度為HRC≥60。

5 輥面堆焊工藝的確定

（1）焊前準備工作，用角鋼制成基準架搭在輥壓機的外罩臺上，通過對比圖紙和輥端的基準臺來設定基準，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，應完全清理干凈，直到表面沒有裂紋、疲勞層為止。

（3）應保證輥體的圓度，用角磨機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，記錄輥子單邊缺損厚度。

（4）開始局部補坑并通過設定的基準保證輥體的大致圓度。堆焊順序為打底層→過渡層→耐磨層→直條紋。

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

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

（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，需要對輥子圓度進行測量，若存在高低面，要進行打磨。

（8）由于端面的漏料導致輥子側(cè)面也有磨損，對側(cè)面也應堆焊，堆焊過程中，輥子側(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，輥壓機輥面直條紋基本可以保證在2mm以內(nèi)，就實際運行情況來看，能夠滿足要求。

6 效果

以上工藝堆焊修復的輥面，實際運行能達到預期效果，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。運行一月后，輥面無明顯磨損，也無剝離。運行5個月后再停機修復一次，可以大大減少中間停機堆焊次數(shù)，充分發(fā)揮輥壓機在水泥粉磨系統(tǒng)中的作用。

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[2]陳天佐，李澤高.金屬堆焊技術(shù)【M】.機械工業(yè)出版社，1991.

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