ZD系列藥芯焊絲在進(jìn)口輥壓機(jī)輥面 離線修復(fù)中的成功應(yīng)用

  一、概述

  句容臺泥水泥有限公司生產(chǎn)線采用國際最先進(jìn)的新型干法窯外分解技術(shù)。水泥粉磨系統(tǒng)采用德國KHD（洪堡）公司生產(chǎn)、目前亞洲最大的RP-Z170/180輥壓機(jī)，配套國產(chǎn)Φ4.2m×13m球磨機(jī)+SKS3250高效選粉機(jī)，組成聯(lián)合粉磨工藝。2004年8月1日正式投產(chǎn)，運行初期產(chǎn)能效果顯著，但使用2個月后，輥壓機(jī)輥面磨損剝落嚴(yán)重，產(chǎn)量急速下降，還由此引發(fā)一系列重大設(shè)備故障。針對輥壓機(jī)輥面磨損問題，曾嘗試多種修復(fù)方案，由南方多家公司采用進(jìn)口焊絲修復(fù)試驗，均告失敗。直至2006年8月與鄭州機(jī)械研究所合作，終于解決這一難題。

  二、輥面磨損原因及焊材選擇

  在南方某公司A和公司B修復(fù)輥壓機(jī)輥面均告失敗后，為了解決輥壓機(jī)輥面剝落、磨損問題，句容臺泥水泥有限公司與鄭州機(jī)械研究所合作共同分析輥面磨損機(jī)理。輥壓機(jī)是由兩個速度相同、相對運動的輥子組成，物料在兩個輥子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高應(yīng)力磨料磨損。特別是輥壓機(jī)輥子直徑達(dá)1700mm，輥面線速度較快（輥面速度：1.8m/s），物料對輥面的沖擊、磨損更大，物料循環(huán)通過量也比較大（1300t/h）的情況下，要求輥面既有較高的硬度，以保證耐磨性，又要一定的韌性，以滿足輥面抗剝落性、抗疲勞性。要達(dá)到以上要求，就要求堆焊輥面的焊絲材質(zhì)必須具備良好的抗剝落能力、較高的硬度和韌性。

  在以往的輥面修復(fù)過程中，采用進(jìn)口NiCrMo22作為過渡層打底層，HARDFACE 167NB-O作為耐磨層，F(xiàn)LUXOFIL 56S焊接邊角，F(xiàn)LUXOFIL 66作為堆焊耐磨橫條。該橫條與耐磨層結(jié)合力、抗裂性很差，使用一個月橫條大面積脫落，輥面經(jīng)多次焊接后大量橫向交錯微裂紋向輥套內(nèi)部延展，又降低了輥套壽命，由此形成惡性循環(huán)，多次修復(fù)后造成輥套開裂報廢。

  輥壓機(jī)輥面經(jīng)過進(jìn)口焊絲多次堆焊修復(fù)失敗后，決定考慮使用鄭州機(jī)械研究所自行研制生產(chǎn)的ZD1、ZD2、ZD3、ZD310系列CO2氣體保護(hù)藥芯焊絲。為了驗證ZD系列CO2氣體保護(hù)藥芯焊絲的優(yōu)越性，2006年8月鄭州機(jī)械研究所用自行研制生產(chǎn)的ZD系列藥芯焊絲及相關(guān)工藝，修復(fù)輥壓機(jī)動輥輥面磨損比較嚴(yán)重的部位（如圖1），即寬度為300mm的整個圓周。輥面其余部位還使用進(jìn)口焊絲堆焊。采用半自動堆焊輥面，焊前不需對輥面進(jìn)行預(yù)熱，堆焊工藝比較簡單，而進(jìn)口焊絲要求輥面預(yù)熱到150℃以上，現(xiàn)場施工比較麻煩。

  輥壓機(jī)正常運轉(zhuǎn)一個多月后，用ZD系列CO2氣體保護(hù)藥芯焊絲修復(fù)的輥面只有微量磨損，沒有出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。而用進(jìn)口焊絲同時修復(fù)的部位則出現(xiàn)剝落現(xiàn)象（如圖2，圖中右邊為ZD系列焊絲修復(fù)的輥面，左邊為進(jìn)口焊絲修復(fù)的輥面）。運行四個月后，輥面磨損均勻，橫條高度還有3mm左右。

  三、新輥套堆焊

  有了此次成功合作經(jīng)驗，臺泥（句容）水泥有限公司對鄭州機(jī)械研究所研制的ZD系列藥芯焊絲有了初步了解。為了進(jìn)一步了解ZD系列藥芯焊絲的優(yōu)越性，2006年11月，臺泥（句容）水泥有限公司再次委托鄭州機(jī)械研究所對輥壓機(jī)動輥輥套整體堆焊。由于動輥輥套是德國KHD（洪堡）公司提供給臺泥（句容）水泥有限公司的，輥體的堆焊原計劃采用洪堡公司提供的焊絲，在德國焊接專家指導(dǎo)下堆焊。如果委托給鄭州機(jī)械研究所，必須征求德國KHD（洪堡）公司的意見。為此，德國焊接專家專程到鄭州機(jī)械研究所考察堆焊車間，對鄭州機(jī)械研究所的技術(shù)優(yōu)勢、堆焊工藝、堆焊設(shè)備的配置等條件非常滿意，完全符合洪堡公司的堆焊要求。在輥子堆焊期間，德國焊接專家與鄭州機(jī)械研究所有關(guān)技術(shù)人員一起交流，全程跟蹤堆焊工藝及焊接材料的使用，對鄭州機(jī)械研究所自行研制生產(chǎn)的ZD系列藥芯焊絲及相關(guān)工藝，非常認(rèn)可。

  四、輥套堆焊工藝

  句容臺泥水泥有限公司輥壓機(jī)原裝輥套材質(zhì)不詳，此前定輥、動輥輥套在堆焊過程中各有一次軸向水平裂紋貫穿而報廢先例。對于本次輥套整體焊接，鄭州機(jī)械研究所首先分析化驗輥套母材材質(zhì)，制定了詳盡的施工方案，確保取得最好的焊接效果。具體焊接工藝如下：

  1、把輥子放在自動轉(zhuǎn)臺，用超聲波探傷儀對輥軸及輥套進(jìn)行超聲波探傷（如圖3），確認(rèn)合格后，把輥子預(yù)熱到一定溫度，待焊。

  2、用ZD1埋弧藥芯焊絲（Φ4.0）打底堆焊止裂層。

  3、再用ZD2埋弧藥芯焊絲（Φ4.0）堆焊過渡層。

  4、再用ZD3埋弧藥芯焊絲（Φ4.0）堆焊耐磨層。

  5、最后用ZD310藥芯焊絲（Φ1.6）堆焊耐磨橫條。（如圖4）。

  五、使用效果

  整體堆焊后的動輥于2007年元月1號安裝完畢，元月2號投入使用。運行半年后輥面磨損輕微，而且比較均勻，沒有出現(xiàn)進(jìn)口輥壓機(jī)輥面剝落現(xiàn)象（如圖5）。

  該輥子運行至2008年4月份，輥面依然完好，而定輥（原裝進(jìn)口）磨損的不能使用，于2008年4月17號更換定輥（如圖6）。更換后兩只輥子同時運行，運行到2010年2月28號，停機(jī)觀察輥面磨損情況，發(fā)現(xiàn)動輥磨損輕微，如果物料中沒有耐熱鋼等對輥面造成局部劃痕，輥面使用效果非常好（如圖6），而比動輥晚安裝將近一年半的定輥（原裝進(jìn)口）磨損比較嚴(yán)重（如圖7）。

  六、結(jié)語

  雖然德國洪堡公司原裝進(jìn)口的定輥比用ZD系列藥芯焊絲堆焊的動輥晚用一年多（動輥于2007年1月1號安裝，而定輥于2008年4月17號安裝），從實際運行效果可以看出，動輥磨損程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于定輥。用ZD系列藥芯焊絲堆焊的動輥已經(jīng)連續(xù)運行3年多，輥面還基本完好，大大超出當(dāng)時質(zhì)保時間8000小時，既為句容臺泥水泥有限公司帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，又為鄭州機(jī)械研究所帶來良好的口碑。自從該公司輥壓機(jī)輥面使用效果良好，國內(nèi)其他使用洪堡公司輥壓機(jī)的水泥企業(yè)，比如亞東水泥、龍巖三德等均把輥壓機(jī)輥子委托給鄭州機(jī)械研究所修復(fù)，使用效果非常好。而且ZD系列藥芯焊絲，在線修復(fù)工藝簡單可行，焊前不用預(yù)熱輥體。而進(jìn)口焊絲要求輥體堆焊前預(yù)熱到175±25℃，工藝復(fù)雜，施工現(xiàn)場很難達(dá)到這種要求，特別是在冬季。而且價格昂貴，使用效果不理想。ZD系列藥芯焊絲在RP-Z170/180輥壓機(jī)上的成功應(yīng)用意義重大，解決了大型輥壓機(jī)輥面易剝落、耐磨性差的難題，為國內(nèi)同樣使用德國KHD（洪堡）公司輥壓機(jī)的水泥企業(yè)提供了修復(fù)經(jīng)驗。生產(chǎn)修復(fù)次數(shù)的減少將大幅提高系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)率，減少維修成本，更為凸現(xiàn)輥壓機(jī)在粉磨領(lǐng)域節(jié)能低耗的優(yōu)勢。