0、引言
蘇州某公司2 500 t/d熟料新型干法生產線年產水泥100多萬噸。水泥粉磨采用CLF140-65輥壓機配Ø3.8 m×12 m球磨機聯合粉磨系統，該輥壓機與國內其他廠家生產的輥壓機相比有以下優勢：首先液壓系統采用可靠的航空液壓技術，性能穩定；其次有完備的自動控制系統。輥壓機在粉磨系統中有以下優點：降低電耗，提高磨機產量；提高水泥產品質量；噪音小。在系統運轉初期，兩臺輥壓機在水泥生產中確實發揮了作用，但隨著輥壓機運轉時間的增長，輥面磨損加劇，輥面磨損問題始終困擾著輥壓機優越性的發揮。
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壓應力和拉應力，當循環應力超過輥子材料的疲勞強度時，表面層將引發裂紋。在循環載荷作用下，亞表層的塑性變形繼續發展，在離開表面一定深度的位置也將產生裂紋，并逐步擴展。表面層裂紋的擴展方向是與外加應力成45°角，經過兩三個晶粒后，即轉
向與應力垂直的方向。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。當裂紋擴展后，使裂紋以上的材料斷裂剝落，這種現象就是疲勞磨損。概括地說，輥子的磨損機理是輥面的高應力磨料磨損和輥面亞表層的疲勞磨損共同作用的結果。用碳弧氣刨在磨損比較嚴重的輥面上刨出幾道溝槽檢查裂紋情況，結果發現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
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力磨料磨損及疲勞磨損的綜合表現。
2、輥壓機輥面磨損形式及修復材料的選擇
兩臺輥壓機于2005年投入使用。運轉初期，粉磨系統正常，臺時產量高達120t/h轉大約2000 h后，輥面嚴重磨損。當時輥壓機生產廠家許諾輥面壽命8000h，在質量保證期內，廠家用進口焊條現場補焊輥面，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洼陷現象，造成輥縫中間大，兩邊小，輥子壓力小，產量低。2號輥壓機由南方某公司現場堆焊修復，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，輥面開始出現局部剝落現象。
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，可抵抗較高的拉應力和壓應力，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、輥壓機輥面的現場修復工藝
3.1 1號輥壓機輥面的修復工藝
對于1號輥壓機，輥面耐磨層硬度不高，裂紋也比較少，運轉時間不長。如果把堆焊層全部清理掉重新堆焊，雖然修復效果好，但修復周期長，成本高。為了降低修復成本，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工藝
對于2號輥壓機，由于輥面剝落嚴重，裂紋較深，如果直接堆焊，會因輥面焊接基礎不牢固，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，修復工藝如下：
(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號輥壓機進行現場補焊的，使用到2007年3月，已經半年有余，輥面還能正常使用。2號輥壓機是2007年3月現場修復的，該輥壓機曾經讓南方某公司修復過，輥面剝落較深。本次修復，輥面清理高達50～60 mm，雖然清理量較大，但焊接質量非常好，不僅恢復到輥子原來的尺寸，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、結束語
雖然現場修復的輥子使用效果良好，但若是經過反復修復了多次，我們建議把輥子拆下大修。輥面現場堆焊不利于焊接應力的消除，堆焊次數多了，焊接應力也逐步增大。拆下大修，焊前把輥子預熱到一定溫度，焊后再消除焊接應力，使修復后的輥子恢復到新輥子的性能。輥壓機運轉時間久了，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部，磨損軸承位，嚴重的可能導致軸承報廢。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輥面，也可以修復磨損的軸承位、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鍵，輥面耐磨層磨損后要及時補焊。根據輥面磨損狀況不同，采用不同的修復方案。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，一定要謹慎。輥面維護得好，可以減少修復次數；選材得當，可以提高修復效果，降低修復成本。
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