改進耐磨堆焊技術 提高粉磨系統效率

一、輥面磨損分析

　　1、磨損產生原因

　　為改進耐磨堆焊技術、提高粉磨系統效率，鄭州機械研究所率先對輥面磨損進行分析。從輥壓機的工作原理可以看出，物料在兩只輥子之間擠壓，輥面產生磨損屬于正常現象，從磨損產生的原因，主要有3個方面：

　　（1）耐磨堆焊材料選擇不當，輥面耐磨性差；

　　（2）堆焊工藝不合理，導致輥面堆焊質量低，輥面造成剝落；

　　（3）物料硬度太高，易磨性差。

　　2、不同物料對磨損的影響

　　由于輥壓機物料不同，磨損情況差別也很大，一般來說，生料輥壓機比水泥輥壓機磨損較快。同樣的生料輥壓機，不同地區，由于生料不同，輥面磨損也有差距。水泥輥壓機由于混合材不同，磨損情況也不一樣。

　3、物料的不同相應堆焊材料的選擇

　　由于物料的不同，在輥面堆焊中選擇的焊絲也不同，因為目前還沒有一種焊絲可以解決所有問題。因此，基于以上原因，鄭州機械研究所研發出不同焊絲應對不同物料，主要有兩種：

　　（1）ZD1、 ZD2、 ZD3、 ZD310適用于一般水泥磨輥壓機輥面堆焊；

　　（2）ZD330適用于生料輥壓機輥面堆焊。

　1、水泥輥壓機輥面堆焊材料

　　ZD1堆焊層、ZD2堆焊層、ZD3堆焊層以及ZD310堆焊層。ZD1堆焊層具有非常優良的韌性和抗裂性，在輥體運行過程中，如耐磨堆焊層表面出現較大裂紋，ZD1可以起到很好的保護作用，使裂紋擴展止于ZD1堆焊層，不會繼續向輥體擴展，對輥體起到了保護作用；

　　ZD2堆焊層具有較高的抗壓強度，對耐磨層起到了很好的支撐作用，ZD2堆焊層相當于輥體與耐磨層之間的一座橋梁，使耐磨層與輥體牢牢的結合在一起，ZD2堆焊層的良好性能，使輥壓機擠壓輥在使用過程中不會出現掉塊和剝落現象；

　　ZD3堆焊層具有高韌性與良好耐磨性的綜合性能，其堆焊層硬度在HRC55左右，耐磨性較好；在連續堆焊過程中ZD3堆焊層無裂紋，具有較好的抗裂性。ZD3耐磨層的存在，使輥壓機耐磨結構更加合理和有效；

ZD310耐磨花紋層是直接與物料接觸的部分，其耐磨性的優劣直接影響輥體的使用壽命。ZD310耐磨焊絲屬多元合金強化，其堆焊層硬度在HRC60左右，其耐磨性比高鉻鑄鐵堆焊層好，且比高鉻鑄鐵堆焊層的結合性好，非常適于輥壓機耐磨花紋層。

　　2、生料磨輥壓機堆焊材料

　　生料輥壓機堆焊材料比較單一，主要涉及ZD330，但生料輥壓機堆焊材料需要先用ZD1焊絲打底焊一層，然后用ZD330焊絲堆焊耐磨層。ZD330焊絲為多元合金強化型堆焊材料。堆焊層金屬具有大量的合金碳化物，保證了堆焊金屬具有優異的抗磨粒磨損性能和一定的抗沖擊性能及抗剝落性能。ZD330焊絲必須冷焊，即先用ZD1焊絲打底焊一層，焊后保溫、緩冷到室溫后才能堆焊ZD330焊絲。

　二、輥面磨損形式

　　1、輥面磨損形式介紹

　　輥面磨損形勢分為：

　　正常磨損：輥面運行初期、物料中沒有鐵塊進入的磨損，輥面耐磨層基本磨損完。

　　輥面局部剝落破壞：物料中混入鐵塊或者輥面反復在線修復2～3次以后，隨著焊接次數的增加，輥面疲勞裂紋就會產生，輥面磨損會進入該階段。

　　輥面疲勞破壞：輥面再經過局部凹坑補焊1～2次以后，造成輥面局部焊接應力越來越大，整個輥面隨著焊接次數的增加，輥面疲勞裂紋會越來越多，輥面磨損會進入該階段。

　　輥面嚴重破：隨著輥壓機運行時間的延長，輥面磨損越來越嚴重。對于輥面磨損嚴重的輥面，強烈建議進行離線修復。

2、不同磨損形式產生的原因

　　正常磨損產生的原因是輥壓機運行初期，物料中沒有進入鐵塊，日常管理比較好，隨著運行時間的增加，輥面發生的自然磨損。正常磨損比較均勻，輥面沒有局部凹坑、裂紋等缺陷，是輥壓機使用的最好結果。

　　輥面局部剝落破壞產生的原因是物料中進入鐵塊，日常管理中沒有使用除鐵器。

　　輥面疲勞破壞產生的原因主要是在線修復次數較多，輥子運行時間較長，輥子母材產生疲勞破壞。避免疲勞破壞的方法，建議輥子使用3年~4年要進行離線修復。離線修復除了把輥面徹底修復好，順便把油封更換，檢測軸承是否需要更換。

　　輥面嚴重破壞發生的原因之一是輥面沒有及時進行離線修復；其次是輥面堆焊沒有采用優質焊絲，或者堆焊工藝不當，輥面堆焊質量差；再次輥子母材選擇不當，輥子母材一般選用優質鍛鋼，而有的公司輥套采用鑄造。

　3、復合輥套的特點及使用效果

　　復合輥輥套采用離心鑄造，輥面采用進口焊絲堆焊一層耐磨橫條。由于復合輥輥子母材原因，焊接性能極差，磨損后不能堆焊修復，且由于輥子母材原因，輥子經車加工后，裂紋很深，而且是貫穿性裂紋。對于這種輥子母材原因造成的疲勞裂紋，最好的修復方法就是更換輥套，把舊輥套清理掉，并把舊輥軸精加工后使用，根據舊輥軸外徑加工新輥套內孔，然后把新輥套舊輥軸采用過盈配合熱裝在一起，并堆焊輥面耐磨層。這為水泥生產帶來極大不便。較之復合輥的修復方式，其上的四種情況相應簡單。

三、輥面修復方法

　　1、輥面不同磨損情況及相應修復方法

　　對于正常磨損的輥面可以采用下面的修復工藝：

　　（1）用電動鋼絲刷清理輥子最上面的一段輥面，最好用乙炔焰烘烤輥面，通過烘烤，既可以把輥面微裂紋里的粉塵吹出來，也可以起到預熱輥面的作用。

　　（2）用ZD310焊條堆焊輥面耐磨橫條，堆焊高度5mm。

　　（3）焊完一段后，轉動輥子，把待焊的另一段輥面轉到上面來，按上述方法繼續堆焊，直至把整個輥面焊完。

　　（4）堆焊時注意測量堆焊的高度，要保證輥子的圓度，以免輥面不圓而導致輥壓機的震動。

　對于局部剝落的輥面可以采用的修復工藝：

　　（1）用電動鋼絲刷把輥面凹坑中粉塵清理干凈。

　　（2）用ZD1焊絲補焊凹坑，留5mm左右的余量堆焊ZD3耐磨層，其余全部用ZD1焊絲補焊。

　　（3）然后用ZD3焊絲堆焊一層耐磨層5mm。

　　（4）耐磨層焊完后，再用ZD310焊絲堆焊耐磨層，耐磨條紋寬度為15∽20mm，高度為5mm左右，間隔為5~10mm；

　對于疲勞破壞的輥面可以采用的修復工藝：

　　（1）用碳弧氣刨對輥面進行徹底清理，輥面待焊部位的殘留硬層、裂紋、粉塵、鐵銹等都要清理干凈，使之露出金屬光澤。

　　（2）用ZD1焊絲焊接過渡層，通過過渡層的焊接，使高低不平的輥面形成較平緩的外圓面，以便于緩沖層及耐磨層的焊接。

　　（3）用ZD3焊絲焊輥面耐磨層，焊時注意測量輥體尺寸及圓度，焊到輥體要求尺寸為止。

　　（4）耐磨層焊完后，然后用ZD310 焊絲連續堆焊耐磨橫條。

對于嚴重破壞的輥面，在線堆焊無法保證修復質量，強烈建議進行離線修復，可以采用的修復工藝：

　　（1）首先用短電弧切削專用機床（電熔刨）對輥面進行徹底清理，把輥面殘留硬層、裂紋、粉塵、鐵銹等都要清理干凈，然后進行車加工。

　　（2）用超聲波探傷儀對車加工過的輥子進行超聲波探傷，檢查輥體內部是否存在疲勞裂紋、疏松組織。特別是對運行多年的輥子，對輥體進行超聲波探傷非常有必要。把探傷后輥子支撐在自動堆焊變位機上，輥子整體預熱到300度左右，待焊。

　　（3）首先采用ZD1埋弧藥芯焊絲（￠4.0）焊高韌性止裂層；ZD1堆焊層具有非常優良的韌性和抗裂性，在輥體運行過程中，如耐磨堆焊層表面出現較大裂紋，ZD1可以起到很好的保護作用，使裂紋擴展止于ZD1堆焊層，不會繼續向輥體擴展，對輥體起到了保護作用；

　　（4）然后采用ZD2埋弧藥芯焊絲（￠4.0）焊高強度過渡層；ZD2堆焊層具有較高的抗壓強度，對耐磨層起到了很好的支撐作用，ZD2堆焊層相當于輥體與耐磨層之間的一座橋梁，使耐磨層與輥體牢牢的結合在一起，ZD2堆焊層的良好性能，使輥壓機擠壓輥在使用過程中不會出現掉塊和剝落現象；

　　（5）采用ZD3埋弧藥芯焊絲（￠4.0）堆焊表面耐磨堆焊層；ZD3堆焊層具有高韌性與良好耐磨性的綜合性能，其堆焊層硬度在HRC55以上，耐磨性較好；在連續堆焊過程中ZD3堆焊層無裂紋，具有較好的抗裂性。ZD3耐磨層的存在，使輥壓機耐磨結構更加合理和有效；

　　（6）最后采用ZD310焊絲（￠1.6 ） 堆焊耐磨花紋層；ZD310耐磨花紋層是直接與物料接觸的部分，其耐磨性的優劣直接影響輥體的使用壽命。ZD310耐磨焊絲屬多元合金強化，其堆焊層硬度在HRC55-62之間，其耐磨性比高鉻鑄鐵堆焊層好，且比高鉻鑄鐵堆焊層的結合性好，非常適于輥壓機耐磨花紋層。