輥壓機輥面剝落的解決辦法
輥壓機自20世紀80年代問世以來,目前已廣泛應(yīng)用于各種粉磨作業(yè)。輥壓機是由2個速度相同、相對轉(zhuǎn)動的輥子組成。物料由輥子上部喂料口卸下,進入輥間的逢隙中,在高壓研磨力的作用下,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。兗礦集團有限公司水泥廠2000年安裝使用第一臺Ф1000×300的小型輥壓機,用于粉磨生料。安裝使用后,確實起到了提高磨機產(chǎn)量、降低電耗的作用。但輥壓機在運轉(zhuǎn)過程中,輥面磨損非常嚴重。由于對輥面的磨損機理不是太熟悉,就用一般的耐磨堆焊焊條對磨損后的輥面進行堆焊修復(fù)。輥子修復(fù)后使用不久,堆焊部位就產(chǎn)生剝落現(xiàn)象,剝落后產(chǎn)生的凹坑比堆焊修復(fù)前還深,輥壓機的擠壓效果更加不理想,產(chǎn)量明顯降低。
1 輥面磨損機理及堆焊修復(fù)材料的選擇
為了解決輥壓機輥面剝落問題,我廠與鄭州機械研究所合作共同分析輥面磨損機理。物料在兩個輥面之間相互擠壓和摩擦,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。這就要求輥面堆焊材料具有較高的硬度和韌性。從輥子的破壞形式來分析,選擇的堆焊材料不僅耐磨性好,而且要具備較高的硬度、韌性和抗疲勞性。在以往的輥面修復(fù)中,我廠多采用高鉻鑄鐵型耐磨焊條,此類焊條焊后組織主要為鑄鐵型基體上分布大塊碳化物,含C量在3%以上,堆焊層硬度在HRC60左右,具有良好的耐磨性能,但其結(jié)合性、抗裂性和抗疲勞性差,在輥面上堆焊一層就會出現(xiàn)交錯裂紋。在輥體運行過程中,由于應(yīng)力的影響,很容易出現(xiàn)大面積剝落。同時堆焊層的交錯裂紋,易延伸至輥子母體,使輥面出現(xiàn)大量缺陷,直接影響輥體質(zhì)量,長期下去,很可能造成整個輥體報廢。
在輥壓機技術(shù)的引進和國產(chǎn)化過程中,鄭州機械研究所與專業(yè)制造輥壓機的企業(yè)合作,經(jīng)過分析輥壓機輥面的磨損機理、通過大量的耐磨實驗,對材料進行深入研究及性能對比,研制生產(chǎn)了ZD1、ZD2、ZD3、ZD310 系列埋弧堆焊藥芯焊絲、CO2氣保護焊絲及ZD3、ZD310、TM65焊條,完全可以替代進口焊絲、焊條。
2 輥壓機輥面的堆焊工藝
由于我廠輥壓機輥面以前用普通CR鑄鐵型耐磨焊條現(xiàn)場堆焊修復(fù)過,如果再次修復(fù)輥面,必須把原來的殘留硬層清理干凈才可以堆焊,否則還會產(chǎn)生剝落現(xiàn)象。整個輥面清理后,堆焊工作量比較大,如果用堆焊焊條修復(fù),工期太長,影響我廠正常生產(chǎn)。為了提高堆焊效率,減少修復(fù)工期,我廠采用CO2氣保護焊絲現(xiàn)場堆焊。CO2氣保護焊絲的堆焊效率是焊條的3~5倍,焊絲的利用率是焊條的1.5倍,所以用焊絲堆焊既可縮短堆焊工期,減少停機時間,又可以降低堆焊成本。具體修復(fù)工藝如下:
(1)去除輥面殘留硬層及裂紋。用碳弧氣刨對輥面進行徹底清理,輥面殘留硬層、裂紋、粉塵、鐵銹等都要清理干凈,使之露出金屬光澤。
(2)首先用ZD1焊絲打底堆焊止裂層。作為輥壓機耐磨堆焊系列材料中第一層過渡層,能夠有效阻止輥面的焊接裂紋和疲勞裂紋向輥體延伸、發(fā)展,有效保護輥體不受損壞。
(3)用ZD2焊絲焊接緩沖層,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,是保證耐磨安全有效運行的重要前提。
(4)再用ZD3焊絲堆焊耐磨層。ZD3焊絲是堆焊輥壓機擠壓輥的高硬度、高韌性輥面耐磨堆焊材料,堆焊金屬具有較高的焊接硬度和良好的抗裂性能。堆焊層硬度在HRC 55,由于堆焊金屬中含有大量的合金屬元素,堆焊金屬具有優(yōu)異的抗磨粒磨損和抗擠壓磨損的綜合性能。
(5)最后用ZD310焊絲堆焊耐磨花紋層。ZD310焊絲是輥壓機輥面耐磨花紋層堆焊專用材料,屬多元高合金強化,其堆焊層硬度在HR59~62之間。由于焊絲中含有大量的合金元素,堆焊層具有優(yōu)異的耐磨損性能。
3 使用效果
按上述工藝堆焊修復(fù)的輥壓機輥面,連續(xù)運轉(zhuǎn)半年后分析輥面磨損情況,沒有發(fā)現(xiàn)以前出現(xiàn)的剝落掉塊現(xiàn)象,只是單純的磨損。固定輥磨損較重,耐磨花紋磨損掉近2/3,活動輥磨損較輕,花紋磨損掉不到1/3,等花紋基本磨損完時,再用ZD310焊絲堆焊耐磨花紋層即可,因為ZD310焊絲具有可反復(fù)堆焊性能。我廠自從用ZD系列焊絲現(xiàn)場焊復(fù)輥壓機輥面以來,成功解決了輥面的剝落問題。考慮到我廠輥壓機有備用輥子,就把以前拆下的舊輥子送到鄭州機械研究所進行再生性大修,該單位具有專業(yè)的輥子硬面清理、預(yù)熱、埋弧自動堆焊、保溫等裝置,修復(fù)后的輥子相當(dāng)于新輥子,使用壽命可以達到8000h,為我廠輥壓機的正常運轉(zhuǎn)提供了可靠保障,充分發(fā)揮了輥壓機在粉磨系統(tǒng)中的優(yōu)越性。
目前我廠又安裝了2臺Ф1200×450的輥壓機,分別用于粉磨生料和水泥熟料。這不僅因為輥壓機具有提產(chǎn)降耗的作用,關(guān)鍵還在于我廠已成功地解決了輥面剝落問題。
編輯:姜立東
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