辊压机辊面在线堆焊的操作实践

周道国 张云霞

（浙江尖峰登城水泥有限公司，富阳311405）

0 前言

辊压机自80年代中期在水泥行业问世以来，提高了粉磨效率，降低了粉磨能耗。辊压机与磨机组成的联合粉磨系统、半终粉磨系统已广泛应用于各种粉磨作业。辊压机在粉磨系统中以其能降低20%～50%的能耗，提高磨机30%～60%的产量，提高水泥质量的优点而受到重视。但其辊面磨损严重的缺点也影响到作用的发挥。一般在连续运行半年后，辊面的耐磨条纹磨损就所剩无几，使其处于经常的维修状态中，严重制约了磨机的正常运行。

1 辊面在线堆焊修复的可行性

目前，许多水泥企业辊压机没有采用备用辊，一是备用辊费用太高，另则辊面的在线堆焊修复即可以保证正常生产运行。辊压机辊面在线堆焊的最大优点就是修复周期短，可以安排在水泥销售淡季，设备大修的时候进行。按辊面全部刨去大约需10天左右，修复好后可以直接生产，而且费用也低，大约是离线堆焊费用的1/3～1/4。堆焊后的使用寿命可以达到4000h。离线修复周期长，近35天左右，但离线修复可以将表面裂纹处理干净，修复后寿命可以与新辊子相当。根据近2次在线堆焊修复后的使用效果来看，可以达到设计能力，满足生产要求。

2 辊面的磨损机理

从辊压机的运行工况可以看出，辊面的磨损类型属于典型的高应力磨粒磨损。在磨粒磨损过程中，物料额粒在压力作用下会使辊面产生弹性和塑性变形，从而在辊面亚表层不同深处会形成循环压应力和拉应力，当循环应力超过辊子材料的疲劳强度时，在表面层将引发裂纹。在循环载荷作用下，亚表层的塑性变形继续发展，在离开表面一定深度的位置也将萌生裂纹，并逐步扩展。表面层裂纹的扩展方向是与外加应力成45°角，经过两三个晶粒后，即转向与应力垂直的方向。而亚表层处萌生的裂纹扩展方向是平行于表面，或与表面成10°～20°的角。当裂纹扩展后，使裂纹以上的材料断裂剥落，这种现象是疲劳磨损。综上所述，辊子的磨损机理是辊面的高应力磨料磨损和辊面亚表层的疲劳磨损共同作用的结果。

3 辊面的磨损状况

我公司辊压机为中信重型机械公司生产的Φ1200mm×800mm辊压机，辊面形状为“一字”直条纹，在2005年6月检查，辊面磨损比较严重，磨损类型既有条纹磨损，又局部有大的坑。虽然请堆焊修复厂家研究出堆焊方案，实施效果不好，运行半个月就要堆焊一次，且剥落的部位越来越多，曾先后由多个厂家修复，始终没有得到解决。从刨掉的料块来看，下表面呈植物年轮状，一圈沿着一圈向外扩展。用榔头轻轻敲击会有很大一块整体剥落下来，而且接合面有大量铁隙，最大磨损深度达到了6cm。由于之前对辊面的频繁堆焊，加上对裂纹也没有进行处理，导致裂纹一直往里延伸。将剥落下来的碎块拿去化验，证明该碎块材质与辊压机母材不相熔。剥落下来的辊面有4～5cm。

4 堆焊修复材料的选择

从辊子的破坏形式来看，选择的堆焊材料，不仅耐磨性要好，而且要具备较高的韧性和抗疲劳性。根据化验结果，打底层焊丝认为采用GDL-1比较合适，GDL-1焊丝属高强高韧焊丝，作为打底层既有很高的强度，又有很好的韧性，可防止疲劳裂纹的产生和阻断疲劳裂纹向辊压机母材延伸，起到从母材低合金到耐磨层高合金的合金过渡作用。过渡层焊丝采用GDL-2，GDL-2焊丝属于中碳合金钢高强焊丝，作为整个堆焊的过渡层，有很高的强度，可防止堆焊层疲劳裂纹的产生和从母材向耐磨层的合金过渡作用，使整个堆焊层从母材到表层有合理的合金梯度，不会产生因某一横截面上合金梯度过大而产生剥离。耐磨层焊丝采用GDB-1，GDB-1焊丝属高碳高合金焊丝，硬度为HRC≥55，作为整个堆焊的耐磨层，具有较高的硬度，其金相组织为马氏体+大量弥散的一次碳化物，因此具有很好的耐磨粒磨损性能，起到保护整个辊压机的辊面在对物料的正常破碎过程中不会磨损。直条纹焊丝采用GDB-2，GDB-2焊丝的主要特性就是硬度高，抗磨损能力强，其硬度为HRC≥60。

5 辊面堆焊工艺的确定

（1）焊前准备工作，用角钢制成基准架搭在辊压机的外罩台上，通过对比图纸和辊端的基准台来设定基准，测定记录辊面的单边磨损情况。

（2）焊前清理，堆焊前用碳弧气刨将表面疲劳层清理干净，清理时，用小手锤轻击辊面，发出有空颗响声的即为未完全剥落的已疲劳处，应完全清理干净，直到表面没有裂纹、疲劳层为止。

（3）应保证辊体的圆度，用角磨机打磨至露出金属光泽，用10～20倍放大镜检查辊面有无疲劳裂纹，确定表面没有疲劳裂纹，记录辊子单边缺损厚度。

（4）开始局部补坑并通过设定的基准保证辊体的大致圆度。堆焊顺序为打底层→过渡层→耐磨层→直条纹。

（5）焊接设备采用CO2气体保护堆焊，堆焊过程中保持一定层间温度，每层堆焊完成后，必须进行彻底清渣。

（6）在过渡层堆焊完成后，要对辊面进行修形找圆，同时将过渡层的表面渣壳及飞溅彻底清理干净，对辊子圆度测量结果作好记录，根据几次堆焊后的教训，此工作很有必要。耐磨层堆焊完成后，仍需对辊面进行打磨，直到符合标准为止。

（7）直条纹堆焊，采用自动焊接，高度约为6mm，宽度约为12～15mm，直条纹间距约8～10mm；直条纹焊接完成后，需要对辊子圆度进行测量，若存在高低面，要进行打磨。

（8）由于端面的漏料导致辊子侧面也有磨损，对侧面也应堆焊，堆焊过程中，辊子侧面用紫铜板紧靠住，保证使辊面轴向长度为800mm，同时保证辊面的均匀和辊侧面的平整。

根据以上工艺，辊压机辊面直条纹基本可以保证在2mm以内，就实际运行情况来看，能够满足要求。

6 效果

以上工艺堆焊修复的辊面，实际运行能达到预期效果，电流20～23A，系统压力9.5～10.5MPa，辊缝11～13mm（原始辊缝5mm），挤压后料饼形成较好，物料易磨性较好，Φ4.2×11m磨机生产42.5水泥台时产量由堆焊前的101～103t/h提高到130～135t/h。运行一月后，辊面无明显磨损，也无剥离。运行5个月后再停机修复一次，可以大大减少中间停机堆焊次数，充分发挥辊压机在水泥粉磨系统中的作用。

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