輥壓機(jī)擠壓輥輥面耐磨花紋的形式及選擇

　　輥壓機(jī)已廣泛用于水泥工業(yè)的水泥及生料的粉磨，是繼窯外預(yù)分解工藝技術(shù)之后的又一重大技術(shù)進(jìn)步。它的應(yīng)用，不僅降低電耗，還提高磨機(jī)產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量。但其擠壓輥輥面磨損問(wèn)題常常影響正常生產(chǎn)，一直備受開(kāi)發(fā)商和用戶重視。

　　擠壓輥輥面的磨損為高應(yīng)力磨損，其抗磨性能取決于輥面耐磨材料的硬度、韌性以及花紋形式。輥面的耐磨材料要求與中間層材料的相容性好，硬度高，具有良好的堆焊與補(bǔ)焊性能。恰當(dāng)?shù)妮伱婊y形式有助于延長(zhǎng)輥面的使用壽命和提高擠壓效率，但會(huì)增加制造成本和維修成本。本文僅就輥壓機(jī)輥面耐磨花紋的形式及選擇進(jìn)行介紹。

　　1  輥面耐磨花紋的形式

　　擠壓輥輥面有溝槽輥面和光滑輥面兩種。前者為本文討論的帶花紋的輥面，后者盡管制造成本和維修成本低卻很少被使用，其根本原因是：光滑輥面的咬合角小，擠壓后的料餅較薄，產(chǎn)量低；在喂料量不穩(wěn)定時(shí)，更易引起擠壓輥負(fù)荷超限。這也是溝槽輥面受到歡迎的原因。

　　自1985年德國(guó)洪堡（KHD）公司研制出第一臺(tái)輥壓機(jī)以來(lái)，制造商在溝槽輥面耐磨花紋（以下簡(jiǎn)稱耐磨花紋）的形式上不斷創(chuàng)新，目前已達(dá)十余種。常見(jiàn)的有：與環(huán)向平行的豎條紋、與軸向平行的橫條紋、菱形加硬質(zhì)點(diǎn)耐磨花紋、菱形無(wú)硬質(zhì)點(diǎn)耐磨花紋、圓點(diǎn)形質(zhì)點(diǎn)耐磨花紋、鋸齒形耐磨花紋、“人”字形耐磨花紋、短棒狀耐磨花紋等等（圖1）。

　　2  耐磨花紋對(duì)輥?zhàn)舆\(yùn)行的影響

　　2.1  耐磨花紋的作用

　　耐磨花紋對(duì)輥壓機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行有以下幾個(gè)作用：對(duì)物料的咬合角大，可增加輥?zhàn)拥陌橇狭Χ?，提高擠壓效率；能有效形成料餅，提高輥體耐磨性；磨損首先從花紋開(kāi)始，對(duì)輥體進(jìn)行有效地保護(hù)。

　　2.2  國(guó)內(nèi)輥壓機(jī)或輥?zhàn)又圃焐虒?duì)耐磨花紋的選擇

　　鄭州機(jī)械研究所認(rèn)為，采用橫條紋（圖1a）具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)。首先，操作工藝簡(jiǎn)單，人為影響因素減少；其次，用作耐磨花紋焊接的材料大都耐磨性很好，但抗裂性稍差，花紋焊層上或多或少地存在裂紋，采用橫條花紋，裂紋行走方向單一，均為橫向裂紋，裂紋止于橫條，不會(huì)延伸至輥體，花紋之間不交錯(cuò)，裂紋不會(huì)相互延伸交叉，輥面應(yīng)力小，輥面運(yùn)行過(guò)程中裂紋不會(huì)對(duì)輥體造成破壞，不會(huì)出現(xiàn)輥體剝落掉塊現(xiàn)象；第三，在進(jìn)行局部維修中，工藝簡(jiǎn)單，只需對(duì)磨損嚴(yán)重的花紋進(jìn)行處理，而不會(huì)影響其他部位花紋的使用。采用菱形花紋，耐磨花紋相對(duì)面積增加，對(duì)耐磨性的提高有好處，存在的問(wèn)題是堆焊層交錯(cuò)相連，裂紋縱橫交錯(cuò)，受各方向應(yīng)力影響，裂紋會(huì)延至母體，雖然這種花紋形式有好的扒料作用，形成的料餅效果好，但由于裂紋多，走向復(fù)雜，在輥壓機(jī)高應(yīng)力作用下容易出現(xiàn)剝落，局部出現(xiàn)剝落后，由于裂紋影響到輥體，且重新修復(fù)菱形條又與原先菱形條橫縱交叉，對(duì)母體影響更大。整體修復(fù)后使用，一旦出現(xiàn)剝落，就止不住，以至于一個(gè)月一修，維修量特別大。短棒狀和點(diǎn)狀不易形成料墊，對(duì)輥體保護(hù)不足。鋸齒狀花紋工藝復(fù)雜，對(duì)設(shè)備及人員要求很高，不利于推廣及現(xiàn)場(chǎng)操作[1]。

　　HFCG輥壓機(jī)耐磨花紋形式為菱形加硬質(zhì)點(diǎn)耐磨花紋（圖1b）。合肥院認(rèn)為，輥面花紋形式對(duì)輥面耐磨壽命的影響較大。眾所周知，磨損的產(chǎn)生須同時(shí)具備兩個(gè)要素，即壓力和相對(duì)滑動(dòng)。粉碎物料所需的壓力是由被粉碎物料的性能所決定，不可改變，減小物料在擠壓過(guò)程中與輥面的相對(duì)滑動(dòng)，是減小磨損、延長(zhǎng)輥面壽命的有效途徑。國(guó)內(nèi)早期使用的“人”字形花紋雖然能夠阻止物料的圓周方向滑動(dòng)，但并未制約對(duì)物料在擠壓過(guò)程中的軸向滑動(dòng)，尤其在擠壓物料顆粒較小如生產(chǎn)礦渣水泥時(shí)，兩“人”之間的磨損較嚴(yán)重。因此，目前在HFCG系列輥壓機(jī)輥面上廣泛采用“棱”形花紋中間加硬質(zhì)點(diǎn)的耐磨表面，取得了良好的使用效果，圖3為不同花紋形式的磨輥表面磨損情況；圖4為在大連華能-小野田水泥有限公司RPV100-63型輥壓機(jī)使用HFCG型耐磨輥套的情況[3] 。

　　成都利君公司的輥壓機(jī)輥面花紋則選擇了鋸齒形耐磨花紋。筆者推測(cè)這種花紋可能類似下文所要談到的貝氏體冷硬鑄鐵輥套的表面花紋。

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　　2.3  國(guó)外制造商對(duì)耐磨花紋的選擇

　　德國(guó)洪堡（KHD）公司為多特蒙德水泥廠2號(hào)輥壓機(jī)提供的輥?zhàn)虞伱嬉?jiàn)圖5，屬圓點(diǎn)形質(zhì)點(diǎn)耐磨花紋，由于是用硬質(zhì)合金小圓柱鑲嵌在輥面上，又稱作“柱釘裝甲”或“格子裝甲”花紋，這是2001年底正在使用的輥?zhàn)印＿@種輥?zhàn)颖砻嬷旈g會(huì)有物料自動(dòng)形成料墊，對(duì)柱釘間的耐磨層起到保護(hù)作用。這就是所謂的帶料襯的輥面。

　　從1992年該輥壓機(jī)投入運(yùn)行的十年里，共更換了六副輥?zhàn)印＿@期間共生產(chǎn)了340萬(wàn)t礦渣粉。前兩副輥?zhàn)硬捎玫氖怯操|(zhì)表面輥套，盡管進(jìn)行了中修，但實(shí)際使用壽命分別只有5900h和4250h。

　　1995年2月，靜輥換裝了新開(kāi)發(fā)的柱釘裝甲，而動(dòng)輥采用堆焊柱釘。這種堆焊柱釘在使用了2500h后就不得不更換，而此時(shí)柱釘裝甲的磨損量極小。在運(yùn)轉(zhuǎn)了5900h后，由于輥套出現(xiàn)裂紋，所以整副輥?zhàn)泳吞崆疤鎿Q了。鑒于這些試驗(yàn)，第四副輥?zhàn)油耆捎弥斞b甲。采用這種方案后，輥?zhàn)拥氖褂脡勖_(dá)到了11000h，而且不需要中間檢修。

　　由于滾子軸承損壞，采用同樣方案的第五副輥?zhàn)釉趦H運(yùn)轉(zhuǎn)了6700h后就于1999年10月被換掉。由于表面只有輕微磨損，所以在更換了滾子軸承后，這副輥?zhàn)幼鳛閭溆脻L子儲(chǔ)存起來(lái)了。第六副輥?zhàn)拥撵o輥在使用了10600h后軸承出現(xiàn)了新的損傷，便用備用輥替換了。截至2002年5月初，動(dòng)輥已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)了13000h，靜輥運(yùn)轉(zhuǎn)了9100h。

　　這一實(shí)例證明，柱釘裝甲與堆焊柱釘相比，前者壽命長(zhǎng)。與前面介紹的耐磨橫條紋或菱形加硬質(zhì)點(diǎn)耐磨花紋相比，堆焊柱釘?shù)氖褂脡勖彩禽^短的。

　　圖6為斯威根姆水泥廠采用的克虜伯-鮑里休斯公司提供的貝氏體冷硬鑄鐵輥套的表面，通常堆焊連續(xù)的Z字形焊紋，即鋸齒形耐磨花紋。新輥?zhàn)雍讣y的高度取決于輥?zhàn)拥某叽?，一般?mm～5mm。根據(jù)要求，原始焊紋的密度可以不同或中間可以插入焊紋。焊接焊紋由富鉻、含碳材料及其他的碳化物元件組成。這副輥?zhàn)舆\(yùn)轉(zhuǎn)了大約16200h。實(shí)現(xiàn)這種效果的先決條件是恰當(dāng)?shù)闹行薹椒?，增加維修次數(shù)就會(huì)延長(zhǎng)使用壽命。這種輥?zhàn)右自馐軟_刷磨損，耐磨花紋極易被磨蝕（圖7）。

　　還有一種六方形Hexadur裝甲的典型表面（圖8），由德國(guó)魁伯恩公司制造，其在多特蒙德水泥廠1號(hào)輥壓機(jī)上使用達(dá)到了17 200 h。從圖8可以看出，該表面的特征是在整個(gè)六邊形厚度上基本是均勻磨損，六邊形柱釘間的接縫也會(huì)由物料形成防磨保護(hù)的料墊。

　　丹麥?zhǔn)访芩构驹谀湍セy上也作過(guò)大量的探索工作，從螺旋形到“人”字形，再到傾斜交叉紋理（類似菱形加硬質(zhì)點(diǎn)耐磨花紋）。傾斜交叉紋理是其傾斜交叉堆焊層工藝的表面特征。

　　3  結(jié)束語(yǔ)

　　以上說(shuō)明，輥壓機(jī)擠壓輥輥面的耐磨性不僅取決于輥面耐磨材料的材質(zhì)，還受耐磨花紋形式的影響，所以國(guó)內(nèi)外制造商都在深入研究和廣泛實(shí)踐，以期獲得更加耐磨、效率更高、使用壽命更長(zhǎng)的輥面結(jié)構(gòu)，包括耐磨花紋形式的設(shè)計(jì)與選擇。