輥壓粉磨系統(tǒng)的操作經(jīng)驗(yàn)及易磨損件的維護(hù)

關(guān)鍵詞輥壓機(jī)耐磨操作維護(hù) 

引言 

　　輥壓機(jī)及其擠壓粉磨技術(shù)是繼窯外分解技術(shù)之后水泥工業(yè)的又一次技術(shù)變革。自1 9 8 5年德國(guó)Heiderger公司LeiiYln水泥廠采用第一臺(tái)具有工業(yè)規(guī)模的①1．8 m×O．5 m(輥徑×輥寬)輥壓機(jī)粉磨水泥并取得增產(chǎn)、節(jié)電25％的工業(yè)試驗(yàn)效果后，即倍受國(guó)際工程界關(guān)注，其裝備技術(shù)和應(yīng)用效果都得以迅速發(fā)展…。 

　　我國(guó)的輥壓機(jī)裝備和應(yīng)用技術(shù)在近1 O多年間的發(fā)展非常快，特別是在近幾年我國(guó)大力發(fā)展新型干法水泥工藝，由于輥壓機(jī)在粉磨系統(tǒng)中有能耗低、效率高、噪音小等優(yōu)點(diǎn)，所以水泥粉磨系統(tǒng)基本都采用了輥壓機(jī)帶球磨機(jī)的聯(lián)合粉磨技術(shù)。近幾年全國(guó)新建了許多水泥企業(yè)，有些廠投產(chǎn)以后，整個(gè)粉磨系統(tǒng)運(yùn)行不暢，節(jié)能降耗以及產(chǎn)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)出現(xiàn)的問題也得不到及時(shí)解決。鑒于此，筆者將多年從事輥壓機(jī)粉磨系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)以求共同進(jìn)步。

1粉磨系統(tǒng)中的幾個(gè)關(guān)鍵設(shè)備

1．1穩(wěn)流稱重倉(cāng) 

　　輥壓機(jī)必須滿料操作，運(yùn)行過(guò)程中兩輥之間必須保證充滿物料，不能間斷，因此在輥壓機(jī)進(jìn)料口上部設(shè)置穩(wěn)流作用的稱重倉(cāng)是必要的，稱重倉(cāng)的容量設(shè)計(jì)也不能太小，否則緩沖余地太小，影響輥壓機(jī)的正常運(yùn)行，造成輥壓后料餅質(zhì)量的較大波動(dòng)。另外要控制好稱重倉(cāng)的料位，如果料位過(guò)低，輥壓機(jī)上方不能形成穩(wěn)定的料柱，使稱重倉(cāng)失去靠物料重力強(qiáng)制喂料的功能，且容易形成物料偏流人輥現(xiàn)象，引起輥壓機(jī)振動(dòng)或調(diào)停。

1．2除鐵裝置 

　　輥壓機(jī)輥面耐磨層容易磨損，尤其對(duì)金屬異物反應(yīng)敏感，因此喂人輥壓機(jī)的物料應(yīng)盡可能地除鐵徹底。系統(tǒng)中除了在進(jìn)料皮帶上設(shè)置除鐵器外，還有必要在選粉機(jī)的喂料皮帶上設(shè)置金屬探測(cè)儀。而且在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)確保金屬探測(cè)儀與氣動(dòng)三通閥連鎖暢通，反應(yīng)快捷，以便及時(shí)排除物料中混雜的金屬異物，避免金屬異物在輥壓機(jī)與V型選粉機(jī)組成的閉路系統(tǒng)中不斷循環(huán)而反復(fù)損傷輥面耐磨層。

1．3輥壓機(jī)斜插板 

　　輥壓機(jī)斜插板位置不當(dāng)，會(huì)造成輥壓機(jī)人口內(nèi)料柱壓力過(guò)大或過(guò)小，對(duì)形成穩(wěn)定料床有影響。位置過(guò)高，料柱壓力過(guò)大，人輥壓機(jī)物料多，輥縫大，物料會(huì)沖過(guò)輥壓機(jī)或形成料餅過(guò)厚，增大下道工序負(fù)荷，擠壓效果變差，成品含量低；位置過(guò)低，料柱壓力小，入輥壓機(jī)物料少，難以形成穩(wěn)定厚實(shí)的料床，產(chǎn)量降低，嚴(yán)重時(shí)還可能造成設(shè)備振動(dòng)，無(wú)法運(yùn)行。

1．4輥壓機(jī) 

　　輥壓機(jī)是根據(jù)料床粉磨原理設(shè)計(jì)而成，其主要特征是：高壓、滿速、滿料、料床粉碎。由于輥壓機(jī)的高壓負(fù)荷通過(guò)雙輥直徑傳遞到被粉磨的物料層，大部分能量被用于物料之間的相互擠壓、磨剝，物料摩擦產(chǎn)生的聲能、熱能被轉(zhuǎn)化為物料的變形能，使其變形、撕裂、粉碎，因此輥壓機(jī)是能量利用率較高的設(shè)備。同時(shí)，輥壓后的物料不僅粒度大幅度減小，邦德功指數(shù)也明顯降低，從而大大改善了后續(xù)磨機(jī)的粉磨狀況，使整個(gè)粉磨系統(tǒng)的單位電耗明顯下降。

2影響粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量的常見因素

2．1水泥原料的水分 

　　輥壓機(jī)及其擠壓粉磨技術(shù)對(duì)于水泥原料的水分有一定要求，為了達(dá)到節(jié)能、降耗、提高產(chǎn)量，水泥原料的水分理論上應(yīng)該控制在<1．5％。因?yàn)樗诌^(guò)大，易造成稱重倉(cāng)錐體部分粘料、堵料，下料不暢，輥壓機(jī)喂料不能連續(xù)均勻，易導(dǎo)致輥壓機(jī)振動(dòng)以及出現(xiàn)偏輥現(xiàn)象。同時(shí)由于水分過(guò)大，輥壓機(jī)擠壓過(guò)的料餅里細(xì)粉含量低，顆粒物里的微裂紋也會(huì)大大降低，嚴(yán)重影響擠壓效果和料餅質(zhì)量。對(duì)系統(tǒng)中帶有V型選粉機(jī)的系統(tǒng)，也使進(jìn)入靜態(tài)選粉機(jī)的物料難以打散分離，影響分級(jí)選粉效果，從而難以達(dá)到預(yù)期的增產(chǎn)節(jié)能效果。某水泥企業(yè)粉磨系統(tǒng)中配的輥壓機(jī)為①1 400 mrn×650 iilin，磨機(jī)為①3．8 m×1 3 m，這種粉磨系統(tǒng)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量正常情況下應(yīng)該在1 3 O t／h左右，而該廠的實(shí)際產(chǎn)量卻一直在90訛左右，很重要的一個(gè)原因就是該廠的水泥原料的水分太高，大概在6％左右，可見水泥原料的水分對(duì)產(chǎn)量的影響非常大。根據(jù)大多數(shù)廠的實(shí)際運(yùn)行情況，水泥原料的水分控制在<1．5％以下很困難，大多數(shù)廠水泥原料綜合水分一般能控制在3％以下，產(chǎn)量也很高。

2．2物料粒度及其易磨性 

　　輥壓機(jī)對(duì)物料粒度的大小和均勻性的要求較為嚴(yán)格，一般95％以上的顆粒應(yīng)小于輥徑的3％，個(gè)別大塊物料也不宜大于輥徑的5％。有資料顯示，當(dāng)物料粒度和輥徑之比在3．5％以內(nèi)時(shí)，輥壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；如果喂料粒度增大一倍，將使料床不均勻，還會(huì)不利于將物料嚙人兩輥之間，這就會(huì)導(dǎo)致輥壓機(jī)的振動(dòng)值上升5倍。輥壓機(jī)要求在輥面沿長(zhǎng)度方向上的粒度分布不能相差太大，否則易造成輥壓機(jī)的偏輥現(xiàn)象，影響系統(tǒng)操作。 
輥壓機(jī)對(duì)脆性、空隙較多的物料擠壓效果好，但是為了降低生產(chǎn)成本和利用工業(yè)廢棄物，混合材的加入量越來(lái)越大，有的比例達(dá)到50％。加入的混合材主要有煤矸石、黑石子、鋼渣、水渣等，這些混合材都非常硬，易磨性差，加快了輥壓機(jī)輥面的磨損速度，對(duì)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量都有影響。

2．3擠壓效果 

　　輥壓機(jī)的擠壓力是輥壓機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要參數(shù)，其壓力大小直接影響擠壓效果及擠壓質(zhì)量，壓力過(guò)小則顆粒間空隙較多，達(dá)不到物料破碎所需要的壓力，也形不成致密料餅，影響料床粉碎力功效；壓力過(guò)大，則易使顆粒間產(chǎn)生“重聚合"現(xiàn)象，造成打散分級(jí)困難，且使輥面磨損加劇，嚴(yán)重時(shí)損壞軸承和液壓系統(tǒng)。根據(jù)許多水泥廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)尺寸為①1 200 mm×450mm輥壓機(jī)，運(yùn)行壓力控制在6．0～8．0 SPa，此時(shí)擠壓效果好，液壓系統(tǒng)穩(wěn)定，不損壞軸承，綜合效益也高。

3易磨損件的維護(hù)

3．1輥壓機(jī)側(cè)擋板的磨損 

　　側(cè)擋板的作用就是防止物料沒有經(jīng)過(guò)輥壓機(jī)擠壓直接從輥面的兩端下去，對(duì)提高物料細(xì)粉率和臺(tái)時(shí)產(chǎn)量起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)側(cè)擋板的工作情況，由于沒有受到?jīng)_擊，側(cè)擋板的磨損主要是磨料磨損，因此側(cè)擋板磨損后表面修復(fù)所用的材料應(yīng)該用高硬度的耐磨材料。側(cè)擋板的尺寸設(shè)計(jì)的是否合理對(duì)輥壓機(jī)輥?zhàn)觾蓚?cè)邊的磨損程度影響很大，有些水泥廠輥壓機(jī)輥?zhàn)觽?cè)邊磨損深度大于200 mm，輥面寬度減少1 00 mlil，其主要原因是側(cè)擋板尺寸設(shè)計(jì)不合理，與輥邊重疊部分的尺寸太大，更有廠直接用一個(gè)矩形板做側(cè)擋板，認(rèn)為重疊部分越大，擋料效果越好，其實(shí)實(shí)際情況并非如此，這樣只會(huì)增大輥邊磨損，擋料效果也不會(huì)提高。合理的與輥?zhàn)觽?cè)邊重疊部分尺寸為10

　　20 mm，側(cè)擋板與輥?zhàn)佣嗣骈g隙小于2 nqiil，但不能與輥邊接觸，這樣既能起到很好的擋料效果，也不會(huì)導(dǎo)致輥邊磨損嚴(yán)重。另外，側(cè)擋板必須經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)磨損漏料要及時(shí)更換修復(fù)，防止輥邊磨損。

3．2輥壓機(jī)輥面的維護(hù) 

　　輥壓機(jī)作為粉磨系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，對(duì)水泥企業(yè)節(jié)能降耗和提高產(chǎn)量起著至關(guān)重要的作用。輥壓機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的主要問題就是輥面磨損和剝落。由于水泥廠里沒有專業(yè)的輥壓機(jī)輥面堆焊人員，對(duì)輥?zhàn)拥哪p機(jī)理、輥?zhàn)虞伱娑押笇拥慕Y(jié)構(gòu)、輥面堆焊焊材的選用和輥面堆焊方法不清楚，當(dāng)輥面出現(xiàn)嚴(yán)重磨損或剝落后隨意用焊條補(bǔ)焊，由于選材不當(dāng)，堆焊工藝不合理，導(dǎo)致輥面磨損加劇，出現(xiàn)大面積掉塊現(xiàn)象，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

3．2．1輥壓機(jī)輥面的磨損機(jī)理 

　　輥壓機(jī)是由兩個(gè)速度相同、相對(duì)運(yùn)動(dòng)的輥?zhàn)咏M成，物料由輥?zhàn)由喜课沽峡谛断拢M(jìn)入輥間的縫隙中，在高壓研磨力的作用下(輥間壓力在50～300 SPa之間)，物料受到擠壓，受壓物料變成了密實(shí)但充滿裂紋的扁平料餅(見圖1)。 
物料在兩個(gè)輥面之間相互擠壓和摩擦。從輥壓機(jī)的工作狀況可以看出，輥面的磨損類型屬于典型的高壓力磨料磨損。在磨料磨損過(guò)程中，物料顆粒在壓力作用下會(huì)使輥面產(chǎn)生彈性和塑性變形，從而在輥面亞表面層不同深處會(huì)形成循環(huán)壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，當(dāng)循環(huán)應(yīng)力超過(guò)輥?zhàn)硬牧系钠趶?qiáng)度時(shí)，在表面層將引發(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，在離表面一定深度的位置也將萌生裂紋，并逐步擴(kuò)展。表面層裂紋的擴(kuò)展方向是與外加應(yīng)力成45。角，經(jīng)過(guò)兩三個(gè)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(kuò)展方向是平行于表面，或與表面成1 O?！?0。的角。當(dāng)裂紋擴(kuò)展后，裂紋以上的材料斷裂剝落，這種現(xiàn)象就是疲勞磨損。綜上所述，輥?zhàn)拥哪p機(jī)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。

輥壓機(jī)運(yùn)行示意圖 

3．2．2輥壓機(jī)輥面堆焊材料的選用 

　　根據(jù)輥壓機(jī)輥面的工作條件以及磨損機(jī)理，要求輥面硬度高，耐磨性好，抗剝落性好，輥體抗裂性以及抗疲勞性好，要達(dá)到以上條件，保證輥?zhàn)舆\(yùn)轉(zhuǎn)良好，對(duì)制造新輥材料的選用就非常重要。新輥的制造一般都是先根據(jù)設(shè)計(jì)要求鍛造好輥體，然后再在輥體表面進(jìn)行堆焊，根據(jù)輥?zhàn)拥墓ぷ鳁l件，輥面的堆焊層分為四層，分別為打底層、過(guò)渡層、耐磨層和花紋層(如圖2)。

輥體堆焊示意圖 

　　打底層的作用是保證堆焊層與輥體結(jié)合良好， 防止整個(gè)堆焊層剝落，同時(shí)要求抗裂性好，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，保護(hù)輥體不受破壞；過(guò)渡層的作用是既要保證 與打底層和耐磨層具有非常良好的結(jié)合性，又要對(duì) 耐磨層有很好的支撐作用，這就要求過(guò)渡層材料的 硬度要高于打底層；耐磨層要求堆焊金屬具有較高 的焊態(tài)硬度和良好的抗裂性，具有優(yōu)異的抗磨粒磨 損和抗擠壓磨損綜合性能，要求耐磨層材料的硬度要高于過(guò)渡層；花紋層是直接工作面，要求比耐磨層具有更加優(yōu)異的耐磨粒磨損性能和抗擠壓磨損性能，材料的硬度最高。輥?zhàn)佣押竿暌院?，堆焊層的硬度從?nèi)到外呈梯度分布，逐漸升高，這樣既能保證輥面耐磨性好，又能保證能夠承受強(qiáng)大的沖擊力、抗裂性和抗疲勞性能。 

　　鄭州機(jī)械研究所作為專業(yè)研究輥壓機(jī)輥面堆焊材料的高科技企業(yè)，我們根據(jù)輥壓機(jī)輥面現(xiàn)場(chǎng)工作條件，結(jié)合輥壓機(jī)輥面對(duì)材料的特殊要求，研制開發(fā)出專用于輥壓機(jī)輥面耐磨堆焊的ZD系列(ZDl、ZD2、ZD3、ZD3 10)耐磨焊條、氣保護(hù)焊絲和埋弧焊絲，完全替代了進(jìn)口材料，現(xiàn)已大量用于許多有輥壓機(jī)的水泥企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)輥面堆焊，現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)的輥壓機(jī)超過(guò)300臺(tái)，成功解決了輥?zhàn)右讋兟浜偷魤K問題，并有效解決了輥體耐磨問題，為客戶正常生產(chǎn)提供了保證，充分發(fā)揮了輥壓機(jī)在粉磨系統(tǒng)中的優(yōu)越性。國(guó)內(nèi)許多輥壓機(jī)制造廠(洛陽(yáng)中信重機(jī)集團(tuán)、江蘇海安建材機(jī)械廠、天津水泥設(shè)計(jì)研究院、成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司裝備分公司、唐山水泥機(jī)械廠等)在制造新輥時(shí)輥面堆焊材料選用的就是鄭州機(jī)械研究所開發(fā)的專用于輥壓機(jī)輥面耐磨堆焊的ZD系列耐磨材料。ZDl為打底層材料，ZD2為過(guò)渡層材料，ZD3為耐磨層材料，ZD3 10為花紋層材料。ZD系列材料焊接時(shí)對(duì)工藝要求非常簡(jiǎn)單，工人很容易就能掌握，輥?zhàn)涌梢栽诓患訜岬那闆r下直接堆焊，大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，輥?zhàn)硬患訜峥梢源蟠鬁p少停機(jī)時(shí)間，為廠家減少停機(jī)帶來(lái)的損失。用ZD系列耐磨材料現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)的輥?zhàn)邮褂脡勖? 000 h以上，而用該材料制造的新輥使用壽命在8 000 h以上。

3．2．3輥壓機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù) 

　　輥壓機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間以后，輥面會(huì)出現(xiàn)磨損，由于物料主要是在輥面的中間擠壓，因此輥面中間的磨損比輥?zhàn)觾蛇呉?，?dǎo)致輥面出現(xiàn)凹型，中間的輥縫變大，影響擠壓效果。因此需要把握輥面修復(fù)時(shí)機(jī)，修復(fù)時(shí)輥面一定要清理干凈才能開始堆焊。當(dāng)輥面因混合物料中的鐵塊等硬物導(dǎo)致輥面出現(xiàn)掉塊時(shí)，對(duì)這種坑的補(bǔ)焊就必須嚴(yán)格按照工藝來(lái)，假如坑的深度達(dá)到過(guò)渡層，那就必須首先把坑清理干凈，然后依次用ZD2焊絲焊過(guò)渡層，用ZD3焊絲焊耐磨層和用ZD3 10焊絲焊花紋層，不能隨意用哪種材料來(lái)堆焊?；旌衔锪现械蔫F塊對(duì)輥面的危害是非常大的，所以要盡量的多安裝除鐵裝置，皮帶輪上的物料不能太厚，以免鐵塊埋在里面不能被吸出。對(duì)帶V型選粉機(jī)的閉環(huán)系統(tǒng)，至少要一周一次把選粉機(jī)、下料斗以及提升機(jī)里的物料全部打人磨機(jī)，因?yàn)殍F塊一旦進(jìn)入這個(gè)系統(tǒng)，它就會(huì)一直在這個(gè)系統(tǒng)中循環(huán)，直到把它擠壓到要求的粒度才會(huì)出去，它必然會(huì)對(duì)輥面造成嚴(yán)重的破壞。

4結(jié)束語(yǔ) 

　　現(xiàn)在輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)技術(shù)比較成熟，工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備配置合理，只要廠家加強(qiáng)對(duì)技術(shù)人員的培訓(xùn)，讓他們能熟練掌握整套粉磨技術(shù)的工藝以及常見問題的處理方法，就能夠使生產(chǎn)穩(wěn)定，達(dá)到節(jié)能降耗，提高產(chǎn)量和增加效益的目的。輥面的現(xiàn)場(chǎng)大修，可以在不拆機(jī)的前提下，及時(shí)對(duì)輥面進(jìn)行維護(hù)，維修時(shí)間短，不耽誤輥?zhàn)舆\(yùn)行對(duì)輥面起到很好的保護(hù)作用，提高輥?zhàn)佑行Ю寐?。根?jù)多年維修經(jīng)驗(yàn)，建議輥體在現(xiàn)場(chǎng)大修3～4次后，進(jìn)行離線再生陛修復(fù)，對(duì)輥體進(jìn)行徹底清理、探傷，對(duì)輥體進(jìn)行去應(yīng)力處理，并在焊接修復(fù)過(guò)程中根據(jù)焊接工作量進(jìn)行不同的消除焊接應(yīng)力的處理，使輥體翻新如初，這樣可以延長(zhǎng)輥體使用壽命。經(jīng)過(guò)再生修復(fù)后的輥?zhàn)邮褂脡勖鼤?huì)明顯提高。

參考文獻(xiàn)

　　1劉志江新型干法水泥技術(shù)[M]沖國(guó)建材工業(yè)出版社

　　2劉家浚．材料磨損原理及其耐磨性[M]．清華大學(xué)出社,1993

　　3許林發(fā)．建筑材料機(jī)械設(shè)計(jì)【M】武漢工業(yè)大學(xué)出版社,1990

　　4.王欣、黃智泉，張永生，等．輥壓機(jī)輥面的堆焊、維護(hù)與保養(yǎng)【J】．新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)，21306，(12)3：33-34

　　5陳天佐，李澤高．金屬堆焊技術(shù)嗍．機(jī)械工業(yè)出版，1991

　　6史德新．輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)踐【J】．中國(guó)水泥2006（4）