0、引言
蘇州某公司2 500 t/d熟料新型干法生產(chǎn)線年產(chǎn)水泥100多萬噸。水泥粉磨采用CLF140-65輥壓機配Ø3.8 m×12 m球磨機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，該輥壓機與國內(nèi)其他廠家生產(chǎn)的輥壓機相比有以下優(yōu)勢：首先液壓系統(tǒng)采用可靠的航空液壓技術(shù)，性能穩(wěn)定；其次有完備的自動控制系統(tǒng)。輥壓機在粉磨系統(tǒng)中有以下優(yōu)點：降低電耗，提高磨機產(chǎn)量；提高水泥產(chǎn)品質(zhì)量；噪音小。在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)初期，兩臺輥壓機在水泥生產(chǎn)中確實發(fā)揮了作用，但隨著輥壓機運轉(zhuǎn)時間的增長，輥面磨損加劇，輥面磨損問題始終困擾著輥壓機優(yōu)越性的發(fā)揮。
1、輥壓機輥面的磨損機理
輥壓機是由兩個速度相同、相對運動的輥子組成，物料由輥子上部喂料口卸下，進入輥間的縫隙中，在高壓研磨力的作用下（輥問壓力在50～300 MPa之間），物料受到擠壓，受壓物料變成了密實但充滿裂紋的扁平料餅，使物料的易磨性得到明顯改善。
從輥壓機的工作狀況可以看出，輥面的磨損類型屬于典型的高應(yīng)力磨料磨損。在磨料磨損過程中，物料顆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(yīng)力和拉應(yīng)力，當(dāng)循環(huán)應(yīng)力超過輥子材料的疲勞強度時，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產(chǎn)生裂紋，并逐步擴展。表面層裂紋的擴展方向是與外加應(yīng)力成45°角，經(jīng)過兩三個晶粒后，即轉(zhuǎn)
向與應(yīng)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(dāng)裂紋擴展后，使裂紋以上的材料斷裂剝落，這種現(xiàn)象就是疲勞磨損。概括地說，輥子的磨損機理是輥面的高應(yīng)力磨料磨損和輥面亞表層的疲勞磨損共同作用的結(jié)果。用碳弧氣刨在磨損比較嚴(yán)重的輥面上刨出幾道溝槽檢查裂紋情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)輥子深處有很多層狀裂紋，較淺的距輥面約10 mm,較深的距輥面約20 - 30 mm，局部深達50～60 mm，并且多數(shù)
裂紋都沿輥子圓周延綿不斷。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。由此也可看出，輥子的破壞形式是高應(yīng)力磨料磨損及疲勞磨損的綜合表現(xiàn)。
2、輥壓機輥面磨損形式及修復(fù)材料的選擇
兩臺輥壓機于2005年投入使用。運轉(zhuǎn)初期，粉磨系統(tǒng)正常，臺時產(chǎn)量高達120t/h轉(zhuǎn)大約2000 h后，輥面嚴(yán)重磨損。當(dāng)時輥壓機生產(chǎn)廠家許諾輥面壽命8000h，在質(zhì)量保證期內(nèi)，廠家用進口焊條現(xiàn)場補焊輥面，效果不理想。后來對1號輥壓機免費更換一對輥子，耐磨性能還是沒有橫條補焊一遍。使用一個多月后，1號輥壓機輥面中部出現(xiàn)洼陷現(xiàn)象，造成輥縫中間大，兩邊小，輥子壓力小，產(chǎn)量低。2號輥壓機由南方某公司現(xiàn)場堆焊修復(fù)，把原來的堆焊層全部清理掉，重新堆焊耐磨層。使用一段時間后，輥面開始出現(xiàn)局部剝落現(xiàn)象。
從兩臺輥壓機輥子的破壞形式來分析，1號輥壓機輥面選擇的堆焊材料硬度太低，耐磨性不好，才造成耐磨橫條使用一個多月就磨損很嚴(yán)重。相反，2號輥壓機選擇的堆焊材料硬度太高，耐磨性雖然好，但由于硬度高，韌性就差，沒有良好的抗剝落能力。從輥壓機的磨損機理分析，輥面堆焊材料不僅要有較好的耐磨性，而且要具備較高的韌性和抗疲勞性。
鄭州機械研究所自行研制生產(chǎn)的ZD1、ZD2、ZD3、ZD310系列C02氣體保護藥芯焊絲，綜合考慮了四種材料的優(yōu)越性。ZDI的特點是韌性好，作為止裂層焊在最下面。ZD2強度高，可抵抗較高的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，起到很好的緩沖作用，可作為緩沖層使用。ZD3為輥面耐磨材料，可作為耐磨層焊在ZD2上面。ZD310屬于高合金堆焊材料，硬度、耐磨性能均優(yōu)于7D3焊絲，主要作為輥面的耐磨花紋層。焊接順序見下圖。
3、輥壓機輥面的現(xiàn)場修復(fù)工藝
3.1 1號輥壓機輥面的修復(fù)工藝
對于1號輥壓機，輥面耐磨層硬度不高，裂紋也比較少，運轉(zhuǎn)時間不長。如果把堆焊層全部清理掉重新堆焊，雖然修復(fù)效果好，但修復(fù)周期長，成本高。為了降低修復(fù)成本，采用直接堆焊的簡單方案：
(1)用毛刷去除輥面粉塵等雜物；
(2)用ZD1焊絲把輥面中間洼陷部位補焊平整；
(3)用m310焊絲連續(xù)堆焊耐磨橫紋。
堆焊后輥面平整，輥縫均勻。
3.2 2號輥壓機輥面的修復(fù)工藝
對于2號輥壓機，由于輥面剝落嚴(yán)重，裂紋較深，如果直接堆焊，會因輥面焊接基礎(chǔ)不牢固，堆焊后輥面再次剝落也是難免的。為了徹底解決輥面磨損、剝落問題，必須對輥面進行再生性修復(fù)，修復(fù)工藝如下：
(1)用碳弧氣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，然后打磨出金屬光澤。
(2)用ZD1焊絲堆焊打底層，通過打底層的焊接，使高低不平的輥面形成較平緩的外圓面，以便于過度層及耐磨層的焊接。
(3)用ZD2焊絲焊接過渡層，這是一種高強度，中等硬度的堆焊材料，具有良好的抗疲勞性和結(jié)合性，同時又具有一定的抗磨性能，在輥體和耐磨層之間起到了很好的橋梁作用。良好的緩沖層材料選擇及焊接，是保證耐磨層安全有效長時間運行的重要前提。
(4)用7D3焊絲焊輥面耐磨層，堆焊時注意測量輥體尺寸及圓度，焊到輥體要求尺寸為止。
(5)耐磨層堆焊完后，用ZD310焊絲連續(xù)堆焊耐磨橫條（如圖3）。
4、使用效果
鄭州機械研究所是在2006年9月初對1號輥壓機進行現(xiàn)場補焊的，使用到2007年3月，已經(jīng)半年有余，輥面還能正常使用。2號輥壓機是2007年3月現(xiàn)場修復(fù)的，該輥壓機曾經(jīng)讓南方某公司修復(fù)過，輥面剝落較深。本次修復(fù)，輥面清理高達50～60 mm，雖然清理量較大，但焊接質(zhì)量非常好，不僅恢復(fù)到輥子原來的尺寸，而且輥子圓度也能保證。對于輥面的耐磨性，我們也比較有信心，因為采用同樣材料及工藝修復(fù)山水集團使用的CLF140-65輥壓機，已累計使用—年多，輥面壽命遠遠超過新輥子的使用壽命。
5、結(jié)束語
雖然現(xiàn)場修復(fù)的輥子使用效果良好，但若是經(jīng)過反復(fù)修復(fù)了多次，我們建議把輥子拆下大修。輥面現(xiàn)場堆焊不利于焊接應(yīng)力的消除，堆焊次數(shù)多了，焊接應(yīng)力也逐步增大。拆下大修，焊前把輥子預(yù)熱到一定溫度，焊后再消除焊接應(yīng)力，使修復(fù)后的輥子恢復(fù)到新輥子的性能。輥壓機運轉(zhuǎn)時間久了，輥子軸承需要檢查，油封老化需要更換。不定期更換油封，由于密封效果不好，水泥粉塵有可能進入軸承內(nèi)部，磨損軸承位，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致軸承報廢。拆下來的輥子采用埋弧自動焊絲堆焊，輥面使用效果更好，壽命不低于8000h。拆下的輥子不僅可以修復(fù)輥面，也可以修復(fù)磨損的軸承位、軸端等部位，順便檢查軸承、更換油封。
在輥壓機使用過程中，對輥面的維護非常關(guān)鍵，輥面耐磨層磨損后要及時補焊。根據(jù)輥面磨損狀況不同，采用不同的修復(fù)方案。輥面磨損是正常的，但要避免輥面剝落，所以在選擇堆焊材料時，一定要謹(jǐn)慎。輥面維護得好，可以減少修復(fù)次數(shù)；選材得當(dāng)，可以提高修復(fù)效果，降低修復(fù)成本。
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