劉長雨，胡彥方，戴景明，亓勝玉

循環(huán)風機的抗磨損技術(shù)

Anti-wear Technology on the Circulating Fan

劉長雨1，胡彥方1，戴景明1，亓勝玉2

生料磨系統(tǒng)循環(huán)風機和帶輥壓機水泥磨系統(tǒng)循環(huán)風機的葉輪磨損，是困擾水泥企業(yè)生產(chǎn)的重要問題（見表1、2）。

循環(huán)風機由于各企業(yè)工況不同，使用的原材料、溫度、含塵濃度、風管走向不同，所形成的磨損部位、程度也不相同。即使同一企業(yè)，相同設(shè)備，相同原料及相同布置的生產(chǎn)線，葉輪磨損情況也不相同。普通葉輪用于水泥磨系統(tǒng)循環(huán)風機，使用壽命多則3個月少則1個多月，就需要修補。根據(jù)我們多年跟蹤調(diào)查與實踐經(jīng)驗，生料系統(tǒng)循環(huán)風機葉輪磨損主要體現(xiàn)在葉片前中部和葉片與墻板根部（見圖1），而水泥磨系統(tǒng)循環(huán)風機主要磨損部位則體現(xiàn)在風機墻板與葉片根部及風機中、后墻板。當葉片與墻板根部磨損到一定程度時，葉片就會與墻板脫離（見圖2），此類事故在水泥企業(yè)并不鮮見。因此要有針對性地綜合各個方面情況進行葉輪抗磨損改造，以解決循環(huán)風機磨損問題，減少事故的發(fā)生。

1 風機抗磨損技術(shù)

目前，國內(nèi)水泥企業(yè)對循環(huán)風機的抗磨處理一般采用以下三種方法：一是采用復(fù)合板材，抗磨性較好的是碳化鉻及UP耐磨復(fù)合板（見圖3）；二是陶瓷片粘帖或鑲嵌方法（見圖4）；三是焊接耐磨材料，采用耐磨焊條堆焊、耐磨粉塊鋪焊技術(shù)（見圖5）。我們根據(jù)使用經(jīng)驗開發(fā)了耐腐蝕抗酸堿的搪瓷燒結(jié)復(fù)合材葉輪（見圖6），循環(huán)風機葉輪有F型雙風道和F型單風道進風兩種結(jié)構(gòu)形式。

下面對上述三種方法逐一進行分析：

（1）采用第一種方式制作葉輪，首先要解決復(fù)合板材的焊接問題。由于復(fù)合板材一面為普通鋼板，可焊性較好，另一面為高鉻合金，葉片與中、后盤的焊接只能采取大坡口單面焊接，焊接強度相對差一些。另外，若中、后盤也采用高鉻合金板，根本無法焊接，就會產(chǎn)生葉片與中后墻板根部與葉片前端不耐磨的問題?，F(xiàn)在普遍采用在葉輪與中后墻根部與葉片前端再補焊耐磨材料的方法（見圖7），但普通耐磨材料的抗磨損壽命在循環(huán)風機上的應(yīng)用最長3個月，有的不足2個月，而循環(huán)風機葉片前端與中墻板焊接部位恰恰是循環(huán)風機最易磨損部位。

（2）陶瓷片粘貼與鑲嵌。鑲嵌方式因瓷片較厚，重量較大，直角接口或彎曲部分不易處理，瓷片接口不嚴會很快將母材磨漏。相對來講，陶瓷片粘貼方法在技術(shù)、材料、工藝等方面均比較成熟。首先，陶瓷是以氧化鋁、氮化硅及其復(fù)合材料為主的耐磨工程陶瓷，通過高強度有機或無機粘合劑粘附于葉輪表面形成耐磨層，其優(yōu)點是硬度HRA大于84以上，耐磨性能極好，是普通碳鋼百倍以上，且質(zhì)量較輕，粘結(jié)劑耐高溫性能可達160℃以上；其次可根據(jù)葉輪形狀大小，選擇陶瓷片的大小、厚度或異形件，可有針對性地對易磨損部位進行處理（見圖8）。

表1 舊葉輪抗磨損修復(fù)試驗

表2 水泥磨循環(huán)風機壽命對比試驗

（3）在葉輪易磨損部位堆焊耐磨材料，采用合金耐磨焊條堆焊、耐磨粉塊鋪焊等技術(shù)。人工焊接產(chǎn)生的最大問題是，葉輪焊接耐磨層所引起的變形尤其是后盤和中盤的變形。只要人工堆焊耐磨層焊縫接口有一點堆焊不嚴，含塵氣體就會很快將母材沖刷磨漏；另一問題是，葉輪焊接耐磨層部位粗糙不平，易掛灰導致失去平衡引起振動發(fā)生事故（見圖9）。

2 研究與實踐

經(jīng)過多年的研究實踐及對以上各種方法的實驗，只有針對性地綜合分析現(xiàn)場風機工況，靈活運用各種耐磨材料和耐磨技術(shù)，才能取得有效成果。實驗與應(yīng)用情況如下：

（1）導致生料磨系統(tǒng)循環(huán)風機葉輪葉片中墻板與葉片結(jié)合部磨損的主要原因，是由于進入風機的粉塵濃度大且大顆粒較多，形成沖刷磨損，對此我們曾采用過粘貼瓷片方式處理，但由于含塵顆粒較大，磁片受顆粒打擊易碎裂脫落。后改用高鉻焊條堆焊，卻由于葉面粗糙掛灰，風機極易產(chǎn)生不平衡，從而引起振動。現(xiàn)在，我們采用耐磨粉塊鋪焊技術(shù)及其他方法，綜合應(yīng)用于生料磨循環(huán)風機葉輪及易磨部位，取得了明顯效果。葉輪下臺后，我們采用耐磨粉塊鋪焊技術(shù)更換葉片，并采取一定技術(shù)手段保證葉片不變形，對磨損部位進行了綜合修復(fù)，不但節(jié)省了大量資金且抗磨效果較好。通過幾年來的研究與應(yīng)用，我們認為，在含塵氣體內(nèi)顆粒較大工況條件下，耐磨葉輪采用耐磨粉塊鋪焊技術(shù)是比較成熟可靠的，尤其是對舊葉輪的修復(fù)再利用效果明顯（見圖3）。

（2）水泥磨系統(tǒng)循環(huán)風機抗磨損研究。采用UP復(fù)合板制造葉輪，一是造價較高，二是某些關(guān)鍵地方的焊接由于材質(zhì)不同，葉片與墻板根部磨損不能根本解決（見圖9）。采用耐磨焊條焊接，抗磨性能好，但同樣由于材質(zhì)的不同焊接出現(xiàn)裂紋，葉輪整體變形較大，用于修復(fù)舊葉輪時，由于焊接應(yīng)力過大，風機整體變形、開裂的情況時有發(fā)生。采用陶瓷涂料刷涂葉輪的實驗效果也不理想。在陶瓷片粘結(jié)方面，經(jīng)5年多開發(fā)、研究，目前所取得的成果相對比較成熟可靠（見圖8）。

（3）水泥磨循環(huán)風機其介質(zhì)是顆粒狀水泥粉塵，對葉片摩擦非常嚴重。

風機設(shè)計一般要求顆粒含量小于150mg/m3。針對葉片與墻板根部易磨損，葉輪制造時根部有焊縫，陶瓷片粘貼無法粘嚴，造成瓷片沖刷脫落，葉輪墻板與葉片根部磨損的問題，我們在葉輪制造工藝上采取了塞焊專有技術(shù)，使葉片與墻板根部成直角；燒制專用陶瓷片，粘接時瓷片成交差排列，從根本上解決了這一問題。通過在葉片前端采用U型帶子口專用陶瓷件，提高了抗沖擊磨損的能力。

采用雙組分有機或無機粘結(jié)劑，并在粘貼前對葉輪進行除銹防銹處理，增強了陶瓷片與葉輪的粘合力。在不同部位使用不同的陶瓷件或采用耐磨粉塊鋪焊工藝，使循環(huán)風機葉輪的使用壽命有了穩(wěn)定的提高，平均可提高3～5倍（見圖5）。此項技術(shù)2007年獲天津市優(yōu)秀質(zhì)量攻關(guān)成果三等獎。

根據(jù)我們的經(jīng)驗，制作時可制作一對，當一臺發(fā)生瓷片脫落或其他故障時，及時更換，下臺后重新粘補瓷片可有效提高葉輪使用壽命。根據(jù)跟蹤調(diào)查，16#以下全陶瓷葉輪使用壽命較長且穩(wěn)定，16#以上葉輪宜采用耐磨粉塊與陶瓷相結(jié)合方式，使用壽命較長。

3 使用陶瓷耐磨葉輪注意事項

（1）采用耐磨葉輪前必須對使用溫度范圍、含塵量、含塵顆粒大小、風機參數(shù)、易磨損部位、使用壽命及現(xiàn)場工況等詳細情況進行充分了解，根據(jù)情況制定方案，不同部位采用不同耐磨材料，不同陶瓷材料及元件，綜合進行設(shè)計和施工。

（2）使用過程中要加強檢查，發(fā)現(xiàn)有瓷片脫落要馬上粘補，若瓷片脫落不及時粘補，含塵氣體很快會將鋼板侵蝕造成更大損壞。同時要特別注意風機管道及殼體內(nèi)有無金屬物脫落，若進入葉輪，會將陶瓷片打碎脫落。

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呂 光