辊压机辊面修复技术应用.doc

辊压机辊面修复技术应用江苏某水泥厂水泥粉磨系统采用德国KHD（洪堡）公司生产、目前亚洲最大的RP-Z170/180辊压机，配套国产4.2m13m球磨机和SKS3250高效选粉机，组成联合粉磨工艺。2004年8月正式投产，运行初期产能效果显著，但使用2个月后，辊压机辊面磨损剥落严重，辊面磨损失圆后辊压机功率波动幅度加大，从新辊的几十kWh波动到后期的几百kWh，做功效率下降，系统P52.5级水泥产量从新辊的210t/h降低到170t/h.辊面坑洞还造成循环量加大，增加外循环提升机负荷，甚至出现多次辊隙冲料压死外循环提升机的状况。针对辊压机辊面磨损问题，曾尝试多种修复方案，多家公司采用进口焊丝修复试验，均告失败。2006年8月郑州机械研究所终于解决了这一难题。 辊面磨损原因及焊材选择物料在两个辊面之间相互挤压和摩擦，从辊压机的工作状况可以看出，辊面的磨损类型属于典型的高应力磨料磨损。特别是辊压机辊子直径达1700mm，辊面转速较快（辊面速度：1.8m/s），物料对辊面的冲击、磨损更大，物料循环通过量也比较大（1300t/h）的情况下，要求辊面既有较高的硬度，以保证耐磨性，又要一定的韧性，以满足辊面抗剥落性、抗疲劳性。要达到以上要求，就要求堆焊辊面的焊丝材质必须具备良好的抗剥落能力、较高的硬度和韧性。在以往的辊面修复过程中，采用进口焊丝，修复后使用1个月横条大面积脱落，辊面经多次焊接后大量横向交错微裂纹向辊套内部延展，又降低了辊套寿命，由此形成恶性循环，多次修复后造成辊套开裂报废。辊压机辊面经过进口焊丝多次堆焊修复失败后，决定考虑使用郑州机械研究所自行研制生产的ZD1、ZD2、ZD3、ZD310系列CO2气体保护药芯焊丝。2006年8月郑州机械研究所用自行研制生产的ZD系列药芯焊丝及相关工艺，派4名焊工现场修复辊压机动辊辊面宽度为300mm的整个圆周。 修复工艺如下：1.去除辊面残留硬层及裂纹。用碳弧气刨对辊面堆焊部位进行彻底清理，把残留硬层、裂纹、粉尘、铁锈等都要清理干净，并打磨使之露出金属光泽。2.堆焊打底层。用ZD1焊丝堆焊，通过底层的焊接，使高低不平的辊面形成较平缓的外圆面，以便于缓冲层及耐磨层的焊接。3.用ZD2焊丝焊接缓冲层。ZD2焊丝是一种高强度、中等硬度的堆焊材料，具有良好的抗疲劳性和结合性，同时又具有一定的抗磨性能，在辊体和耐磨层之间起到了很好的桥梁作用。良好的缓冲层材料选择及焊接，是保证耐磨层安全有效运行的重要前提。4.用ZD3焊丝堆焊耐磨层。堆焊时注意测量辊体尺寸及圆度，焊到辊体要求尺寸为止。5.最后堆焊耐磨横条。耐磨层焊完后，用ZD310焊丝堆焊横条。以上焊接工艺采用CO2气体保护药芯焊丝（1.6mm）半自动堆焊，焊前不需对辊面进行预热，堆焊工艺比较简单，而进口焊丝要求辊面预热到150以上。按照以上工艺现场修复的辊压机辊面正常运转1个多月后，辊面只有微量磨损，没有出现剥落现象。而用进口焊丝同时修复的部位则出现剥落现象。运行4个月后，辊面磨损均匀，横条高度还有3mm左右。有了此次成功合作经验，2006年11月，17001800mm辊压机动辊辊套再次委托郑州机械研究所整体堆焊。由于动辊辊套是德国KHD（洪堡）公司提供给嘉新京阳公司的，辊体的堆焊原计划采用洪堡公司提供的焊丝，在德国焊接专家指导下堆焊。如果委托给郑州机械研究所，必须征求德国KHD（洪堡）公司的意见。为此，德国焊接专家专程来到京阳公司，检查由郑州机械研究所现场修复的辊面使用情况，又到郑州机械研究所考察堆焊车间，对该所的技术优势、堆焊工艺、堆焊设备的配置等条件非常满意，完全符合洪堡公司的堆焊要求。在辊子堆焊期间，德国焊接专家与郑州机械研究所有关技术人员一起交流，全程跟踪堆焊工艺及焊接材料的使用，对该所自行研制生产的ZD系列药芯焊丝及相关工艺非常认可。17001800mm辊套堆焊工艺嘉新京阳水泥有限公司辊压机原装辊套材质不详，此前定辊、动辊辊套在堆焊过程中各有一次轴向水平裂纹贯穿而报废先例。对于本次辊套整体焊接，郑州机械研究所首先分析化验辊套母材材质，制定了详尽的施工方案，确保取得最好的焊接效果。具体焊接工艺如下：1.把辊子（辊轴和辊套已装配）放在自动转台，用超声波探伤仪对辊轴及辊套进行超声波探伤，确认合格后，把辊子预热到一定温度，待焊。2.首先用ZD1埋弧药芯焊丝（4.0mm）打底堆焊止裂层。ZD1焊丝是堆焊辊压机的专用高韧性止裂过渡层材料，堆焊金属具有极好的抗裂性能和抗冲击韧性。能够有效阻止辊面的焊接裂纹和疲劳裂纹向辊体延伸、发展，有效保护辊体不受损坏。3.再用ZD2埋弧药芯焊丝（4.0mm）堆焊过渡层。ZD2焊丝是堆焊辊压机挤压辊专用高强度支撑过渡层材料，堆焊金属具有较高的抗压强度和良好的抗冲击韧性。作为耐磨堆焊系列材料中的过渡层，能够有效对辊面的高硬度耐磨层提供支撑，抵抗高达130MPa的挤压力。4.用ZD3埋弧药芯焊丝（4.0mm）堆焊耐磨层。5.最后用ZD310药芯焊丝（1.6mm）堆焊耐磨横条。ZD310焊丝是耐磨花纹层堆焊专用材料，具备优异的抗剥落、抗磨损性能。使用效果整体堆焊后的动辊于2007年1月2日投入使用。在使用过程中，辊压机运转平稳，产量也有所增加。辊面磨损轻微，而且比较均匀（如图5）。而同期使用进口焊丝堆焊的定辊辊面两侧300mm宽耐磨横条已全部脱落，表明ZD系列药芯焊丝已可以完全取代进口焊丝。且价格相对进口焊丝低得多，性价比优势显著。总结 1.辊压机生产过程中必须高度重视辊面磨损引起的设备振动。经常性、持续性的过载振动将使传动系统产生不可预测的严重后果。 2.辊面快速磨损后辊压机系统将丧失其节能优势。由于多次维修等原因造成的辊压机停机，将会干扰正常的生产并使辊压机节省的费用再次花掉。 3.提高辊压机工作的可靠性，特别是提高辊面的荷载工作时间，才能保证辊压机系统持续高产低能耗。 4.郑州机械研究所自行研制生产的ZD系列药芯焊丝，现场修复工艺简单可行，焊前不用预热辊体。而进口焊丝要求辊体堆焊前预热到17525，工艺复杂，施工现场很难达到这种要求，特别是在冬季。而且价格昂贵，使用效果不理想。ZD系列药