輥壓粉磨系統(tǒng)的操作經(jīng)驗及易磨損件的維護

關鍵詞輥壓機耐磨操作維護 

引言 

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

　　我國的輥壓機裝備和應用技術在近1 O多年間的發(fā)展非?？?，特別是在近幾年我國大力發(fā)展新型干法水泥工藝，由于輥壓機在粉磨系統(tǒng)中有能耗低、效率高、噪音小等優(yōu)點，所以水泥粉磨系統(tǒng)基本都采用了輥壓機帶球磨機的聯(lián)合粉磨技術。近幾年全國新建了許多水泥企業(yè)，有些廠投產(chǎn)以后，整個粉磨系統(tǒng)運行不暢，節(jié)能降耗以及產(chǎn)量達不到設計要求，系統(tǒng)出現(xiàn)的問題也得不到及時解決。鑒于此，筆者將多年從事輥壓機粉磨系統(tǒng)現(xiàn)場維護的經(jīng)驗進行總結(jié)以求共同進步。

1粉磨系統(tǒng)中的幾個關鍵設備

1．1穩(wěn)流稱重倉 

　　輥壓機必須滿料操作，運行過程中兩輥之間必須保證充滿物料，不能間斷，因此在輥壓機進料口上部設置穩(wěn)流作用的稱重倉是必要的，稱重倉的容量設計也不能太小，否則緩沖余地太小，影響輥壓機的正常運行，造成輥壓后料餅質(zhì)量的較大波動。另外要控制好稱重倉的料位，如果料位過低，輥壓機上方不能形成穩(wěn)定的料柱，使稱重倉失去靠物料重力強制喂料的功能，且容易形成物料偏流人輥現(xiàn)象，引起輥壓機振動或調(diào)停。

1．2除鐵裝置 

　　輥壓機輥面耐磨層容易磨損，尤其對金屬異物反應敏感，因此喂人輥壓機的物料應盡可能地除鐵徹底。系統(tǒng)中除了在進料皮帶上設置除鐵器外，還有必要在選粉機的喂料皮帶上設置金屬探測儀。而且在生產(chǎn)過程中，應確保金屬探測儀與氣動三通閥連鎖暢通，反應快捷，以便及時排除物料中混雜的金屬異物，避免金屬異物在輥壓機與V型選粉機組成的閉路系統(tǒng)中不斷循環(huán)而反復損傷輥面耐磨層。

1．3輥壓機斜插板 

　　輥壓機斜插板位置不當，會造成輥壓機人口內(nèi)料柱壓力過大或過小，對形成穩(wěn)定料床有影響。位置過高，料柱壓力過大，人輥壓機物料多，輥縫大，物料會沖過輥壓機或形成料餅過厚，增大下道工序負荷，擠壓效果變差，成品含量低；位置過低，料柱壓力小，入輥壓機物料少，難以形成穩(wěn)定厚實的料床，產(chǎn)量降低，嚴重時還可能造成設備振動，無法運行。

1．4輥壓機 

　　輥壓機是根據(jù)料床粉磨原理設計而成，其主要特征是：高壓、滿速、滿料、料床粉碎。由于輥壓機的高壓負荷通過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，因此輥壓機是能量利用率較高的設備。同時，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)磨機的粉磨狀況，使整個粉磨系統(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 

　　輥壓機及其擠壓粉磨技術對于水泥原料的水分有一定要求，為了達到節(jié)能、降耗、提高產(chǎn)量，水泥原料的水分理論上應該控制在<1．5％。因為水分過大，易造成稱重倉錐體部分粘料、堵料，下料不暢，輥壓機喂料不能連續(xù)均勻，易導致輥壓機振動以及出現(xiàn)偏輥現(xiàn)象。同時由于水分過大，輥壓機擠壓過的料餅里細粉含量低，顆粒物里的微裂紋也會大大降低，嚴重影響擠壓效果和料餅質(zhì)量。對系統(tǒng)中帶有V型選粉機的系統(tǒng)，也使進入靜態(tài)選粉機的物料難以打散分離，影響分級選粉效果，從而難以達到預期的增產(chǎn)節(jié)能效果。某水泥企業(yè)粉磨系統(tǒng)中配的輥壓機為①1 400 mrn×650 iilin，磨機為①3．8 m×1 3 m，這種粉磨系統(tǒng)的臺時產(chǎn)量正常情況下應該在1 3 O t／h左右，而該廠的實際產(chǎn)量卻一直在90訛左右，很重要的一個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產(chǎn)量的影響非常大。根據(jù)大多數(shù)廠的實際運行情況，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 

　　輥壓機對物料粒度的大小和均勻性的要求較為嚴格，一般95％以上的顆粒應小于輥徑的3％，個別大塊物料也不宜大于輥徑的5％。有資料顯示，當物料粒度和輥徑之比在3．5％以內(nèi)時，輥壓機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)；如果喂料粒度增大一倍，將使料床不均勻，還會不利于將物料嚙人兩輥之間，這就會導致輥壓機的振動值上升5倍。輥壓機要求在輥面沿長度方向上的粒度分布不能相差太大，否則易造成輥壓機的偏輥現(xiàn)象，影響系統(tǒng)操作。 
輥壓機對脆性、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越大，有的比例達到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，加快了輥壓機輥面的磨損速度，對臺時產(chǎn)量都有影響。

2．3擠壓效果 

　　輥壓機的擠壓力是輥壓機安全穩(wěn)定運行的重要參數(shù)，其壓力大小直接影響擠壓效果及擠壓質(zhì)量，壓力過小則顆粒間空隙較多，達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；壓力過大，則易使顆粒間產(chǎn)生“重聚合"現(xiàn)象，造成打散分級困難，且使輥面磨損加劇，嚴重時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，對尺寸為①1 200 mm×450mm輥壓機，運行壓力控制在6．0～8．0 SPa，此時擠壓效果好，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

3．1輥壓機側(cè)擋板的磨損 

　　側(cè)擋板的作用就是防止物料沒有經(jīng)過輥壓機擠壓直接從輥面的兩端下去，對提高物料細粉率和臺時產(chǎn)量起著至關重要的作用。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所用的材料應該用高硬度的耐磨材料。側(cè)擋板的尺寸設計的是否合理對輥壓機輥子兩側(cè)邊的磨損程度影響很大，有些水泥廠輥壓機輥子側(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)擋板尺寸設計不合理，與輥邊重疊部分的尺寸太大，更有廠直接用一個矩形板做側(cè)擋板，認為重疊部分越大，擋料效果越好，其實實際情況并非如此，這樣只會增大輥邊磨損，擋料效果也不會提高。合理的與輥子側(cè)邊重疊部分尺寸為10

　　20 mm，側(cè)擋板與輥子端面間隙小于2 nqiil，但不能與輥邊接觸，這樣既能起到很好的擋料效果，也不會導致輥邊磨損嚴重。另外，側(cè)擋板必須經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)磨損漏料要及時更換修復，防止輥邊磨損。

3．2輥壓機輥面的維護 

　　輥壓機作為粉磨系統(tǒng)中最重要的設備，對水泥企業(yè)節(jié)能降耗和提高產(chǎn)量起著至關重要的作用。輥壓機在運行過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)的輥壓機輥面堆焊人員，對輥子的磨損機理、輥子輥面堆焊層的結(jié)構(gòu)、輥面堆焊焊材的選用和輥面堆焊方法不清楚，當輥面出現(xiàn)嚴重磨損或剝落后隨意用焊條補焊，由于選材不當，堆焊工藝不合理，導致輥面磨損加劇，出現(xiàn)大面積掉塊現(xiàn)象，嚴重影響生產(chǎn)。

3．2．1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(輥間壓力在50～300 SPa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(見圖1)。 
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壓力磨料磨損。在磨料磨損過程中，物料顆粒在壓力作用下會使輥面產(chǎn)生彈性和塑性變形，從而在輥面亞表面層不同深處會形成循環(huán)壓應力和拉應力，當循環(huán)應力超過輥子材料的疲勞強度時，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，并逐步擴展。表面層裂紋的擴展方向是與外加應力成45。角，經(jīng)過兩三個晶粒后，即轉(zhuǎn)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1 O。～20。的角。當裂紋擴展后，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(jié)果。

輥壓機運行示意圖 

3．2．2輥壓機輥面堆焊材料的選用 

　　根據(jù)輥壓機輥面的工作條件以及磨損機理，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，要達到以上條件，保證輥子運轉(zhuǎn)良好，對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)設計要求鍛造好輥體，然后再在輥體表面進行堆焊，根據(jù)輥子的工作條件，輥面的堆焊層分為四層，分別為打底層、過渡層、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， 防止整個堆焊層剝落，同時要求抗裂性好，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，保護輥體不受破壞；過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 耐磨層有很好的支撐作用，這就要求過渡層材料的 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。輥子堆焊完以后，堆焊層的硬度從內(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大的沖擊力、抗裂性和抗疲勞性能。 

　　鄭州機械研究所作為專業(yè)研究輥壓機輥面堆焊材料的高科技企業(yè)，我們根據(jù)輥壓機輥面現(xiàn)場工作條件，結(jié)合輥壓機輥面對材料的特殊要求，研制開發(fā)出專用于輥壓機輥面耐磨堆焊的ZD系列(ZDl、ZD2、ZD3、ZD3 10)耐磨焊條、氣保護焊絲和埋弧焊絲，完全替代了進口材料，現(xiàn)已大量用于許多有輥壓機的水泥企業(yè)的現(xiàn)場輥面堆焊，現(xiàn)場修復的輥壓機超過300臺，成功解決了輥子易剝落和掉塊問題，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)揮了輥壓機在粉磨系統(tǒng)中的優(yōu)越性。國內(nèi)許多輥壓機制造廠(洛陽中信重機集團、江蘇海安建材機械廠、天津水泥設計研究院、成都建筑材料工業(yè)設計研究院有限公司裝備分公司、唐山水泥機械廠等)在制造新輥時輥面堆焊材料選用的就是鄭州機械研究所開發(fā)的專用于輥壓機輥面耐磨堆焊的ZD系列耐磨材料。ZDl為打底層材料，ZD2為過渡層材料，ZD3為耐磨層材料，ZD3 10為花紋層材料。ZD系列材料焊接時對工藝要求非常簡單，工人很容易就能掌握，輥子可以在不加熱的情況下直接堆焊，大大降低工人的勞動強度，輥子不加熱可以大大減少停機時間，為廠家減少停機帶來的損失。用ZD系列耐磨材料現(xiàn)場修復的輥子使用壽命在5 000 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輥壓機的現(xiàn)場維護 

　　輥壓機在運行一段時間以后，輥面會出現(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子兩邊要快，導致輥面出現(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時機，修復時輥面一定要清理干凈才能開始堆焊。當輥面因混合物料中的鐵塊等硬物導致輥面出現(xiàn)掉塊時，對這種坑的補焊就必須嚴格按照工藝來，假如坑的深度達到過渡層，那就必須首先把坑清理干凈，然后依次用ZD2焊絲焊過渡層，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堆焊。混合物料中的鐵塊對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。對帶V型選粉機的閉環(huán)系統(tǒng)，至少要一周一次把選粉機、下料斗以及提升機里的物料全部打人磨機，因為鐵塊一旦進入這個系統(tǒng)，它就會一直在這個系統(tǒng)中循環(huán)，直到把它擠壓到要求的粒度才會出去，它必然會對輥面造成嚴重的破壞。

4結(jié)束語 

　　現(xiàn)在輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)技術比較成熟，工藝簡單，設備配置合理，只要廠家加強對技術人員的培訓，讓他們能熟練掌握整套粉磨技術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)場大修，可以在不拆機的前提下，及時對輥面進行維護，維修時間短，不耽誤輥子運行對輥面起到很好的保護作用，提高輥子有效利用率。根據(jù)多年維修經(jīng)驗，建議輥體在現(xiàn)場大修3～4次后，進行離線再生陛修復，對輥體進行徹底清理、探傷，對輥體進行去應力處理，并在焊接修復過程中根據(jù)焊接工作量進行不同的消除焊接應力的處理，使輥體翻新如初，這樣可以延長輥體使用壽命。經(jīng)過再生修復后的輥子使用壽命會明顯提高。

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