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        高壓輥磨機(jī)柱釘輥面維保技術(shù)探索與實(shí)踐

        2021-08-23 01:06:34孫永生
        現(xiàn)代礦業(yè) 2021年7期
        關(guān)鍵詞:輥面磨機(jī)堆焊

        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(duì)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(chǎng)上的堆焊輥面和復(fù)合輥面壽命更長(zhǎng),不僅減少了現(xiàn)場(chǎng)對(duì)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(yíng)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(chǎng)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(duì)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(chǎng)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(duì)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(chǎng)上出了以下幾種柱釘輥面維保技術(shù)。

        (1)針對(duì)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(duì)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(chǎng)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(jiǎn)單,且修復(fù)時(shí)間短。

        (2)針對(duì)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(zhǎng)。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(duì)該種情況,設(shè)計(jì)了柱釘輥面磨削裝置,通過對(duì)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(duì)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(zhǎng),易出現(xiàn)焊接應(yīng)力,導(dǎo)致輥套抗疲勞性能下降。基于此,經(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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(zhǎng),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(duì)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(chǎng)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。

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