新型柱钉辊在水泥行业中的应用

本文介绍了具有传统柱钉辊与耐磨堆焊辊综合优势的新型柱钉辊的制作工艺及使用效果。实践表明，新型柱钉辊套不仅使用寿命长，而且能起到提高台时产量及降低电耗的作用。辊压机技术是20世纪80年代中期从德国KHD公司引进的，当时郑州机械研究所有限公司（以下简称我公司）与合肥水泥研究设计院、中信重工机械股份有限公司、天津水泥工业设计研究院有限公司等国内知名企业，共同对引进的辊压机进行转化设计与制造。我公司负责辊压机辊面堆焊材料的国产化研究，根据国内水泥物料的实际磨损情况，研制开发出ZD系列耐磨堆焊药芯焊丝，受到国内水泥行业的好评，受委托为一些知名研究院和水泥生产企业堆焊辊压机辊子。随着辊压机在水泥行业推广应用多年，原来单一的耐磨堆焊已经不能满足市场需求，市场上又出现复合辊、柱钉辊等新技术。为了满足市场需求，我公司与时俱进，发挥自身优势，研制出新型柱钉辊，经过市场使用，效果良好，特别是在提高磨机产量、降低电耗方面，起到积极的作用。1、新型柱钉辊研发理念国内最早使用柱钉辊的是江西亚东水泥有限公司，早期该公司生料磨及水泥联合粉磨使用的均是德国KHD公司生产的辊压机，辊子直径1 700mm，辊子宽度1 800mm。用于生料的柱钉辊压机使用效果还可以，但是用于挤压熟料的柱钉辊，辊面柱钉经常剥落，在使用过程中，经常委托我公司进行辊面堆焊。堆焊多次后只能进行离线修复，把柱钉全部清理掉（见图1），清理深度70mm左右，重新堆焊耐磨层，把柱钉辊改为堆焊辊（见图2），使用效果良好。后来该公司把其他挤压熟料的柱钉辊都改为堆焊辊子。国内辊压机生产厂家借鉴德国KHD公司柱钉工艺生产的辊压机辊子，在使用过程中也经常出现辊面剥落、柱钉脱落现象（见图3、图4）。图1清理辊面柱钉图2重新堆焊后的辊压机辊子图3镶嵌式柱钉辊辊面剥落图4镶嵌式柱钉辊柱钉脱落鉴于镶嵌式柱钉辊在运转过程中会出现柱钉脱落等不利现象，我公司在研发柱钉辊时就采用浇铸式辊套。该技术早在2000年之前为天瑞集团制造过破碎机锤头，使用效果不错，只是在辊压机辊套方面还是没有成功的案例。为了确保辊套质量，我公司利用自身优势，整合公司铸造事业部、锻压事业部等部门反复试验，虽然推向市场比较晚，但前期研发工作比较认真，确保产品质量，推向市场后取得满意效果。2、新型柱钉辊制作工艺新型柱钉辊制作包括柱钉辊套的浇铸、轴套加工、轴套热装以及辊套辊面堆焊等工艺。首先进行柱钉辊套的浇铸。将辊套进行等分，每等分圆周制造一个砂型，使用封口胶对柱钉进行固定，胶粘时一排为长钉、一排为短钉（见图5）。将辊套等分的砂型沿圆周摆放整齐在型腔预定部位（见图6），完成造型后向型腔内浇注高锰钢母液形成辊套基体，使柱钉与辊套基体浇铸在一起，柱钉高出辊套基体外表面10~30mm，并对柱钉辊套基体进行热处理。图5孔内抹胶后插入柱钉图6砂型吊装进砂箱完成铸造后对辊套内孔和辊轴进行精加工，加工后进行PT探伤，铸件不允许有裂纹和其他影响性能的冷隔、夹渣、夹砂、气孔、缩孔、缩松等铸造缺陷。之后将辊套与辊轴装配在一起，最后在辊套外表面的柱钉间隙内堆焊耐磨层。3、新型柱钉辊使用效果3.1新型柱钉辊在水泥联合粉磨辊压机上的使用江苏某水泥集团有限公司拥有9条水泥熟料生产线，其辊压机、立磨的耐磨堆焊修复业务全部委托我公司。2020年底，我公司研发的新型柱钉辊在该公司3号水泥联合粉磨辊压机投入使用，截止到发稿，辊面磨损均匀，辊子侧边几乎没有磨损，辊面也没有出现剥落现象，产量保持稳定（见图7、图8）。图7新型柱钉辊辊面磨损均匀图8新型柱钉辊侧边几乎没有磨损山东某山水水泥有限公司水泥粉磨系统采用的是辊压机加球磨机双闭路联合粉磨，球磨机为Φ3.8m×12m，辊压机为1400-650及V2000选粉机，设计产能120t/h。磨机生产P·O42.5水泥时平均台时产量为130t/h，吨水泥电耗26~27kWh/t。2023年5月份更换使用我公司新型柱钉辊套后，同样生产P·O42.5水泥时平均台时产量为150t/h，吨水泥电耗降到25kWh/t以下。河南某同力水泥有限公司球磨机为Φ4.2m×13.0m，辊压机为Φ1700-1400。磨机生产P·O42.5水泥时平均台时产量为210t/h，吨水泥电耗28kWh/t。2024年1月份更换使用我公司新型柱钉辊后，台时产量提高了10t/h，平均台时产量提高到220t/h，吨水泥电耗降到27kWh/t以下。3.2新型柱钉辊在生料辊压机上的使用我公司研制的新型柱钉辊除了在水泥联合粉磨辊压机使用外，在生料辊压机使用效果也非常突出。山东某山水水泥有限公司有两台Φ1800-1000生料辊压机，其中2号辊压机于2021年元月份更换新型柱钉辊，已经使用3年多，期间堆焊过两次耐磨横条（见图9~图11）。该公司1号生料辊压机还是采用堆焊辊子，从两台辊压机实际使用情况分析，1号辊压机台时产量只有248t/h，而同样型号的2号辊压机，台时产量提高到260t/h。图9辊面磨损图10辊缝清理图11辊面堆焊耐磨层河南某中联水泥有限公司生料辊压机型号为Φ2000-1600，运转过程中脱落柱钉越来越多，使用到2023年8月份，辊面柱钉脱落严重（见图12），只能采用补焊方式修复辊面，堆焊效果很不理想，只能更换新型柱钉辊套（见图13）。更换一只辊套后台时产量提高到470t/h，如果两只辊子都更换我公司新型柱钉辊套，台时产量还能提高。图12辊面柱钉脱落后图13更换新型柱钉辊套4、结束语辊压机新型柱钉辊既具有传统柱钉辊与耐磨堆焊辊的综合优势，又避免了传统柱钉辊柱钉脱落及耐磨堆焊辊容易剥落的劣势。耐磨堆焊辊在使用过程中，物料中一旦进入铁块等异物，辊面就容易造成局部疲劳、疏松，辊面形成剥落；随着运转时间的增加，辊面中间部位磨损严重，形成马鞍形，辊压机台时产量越来越低，电耗越来越高。新型柱钉辊柱钉起到骨架作用，即使进入异物，辊面也不会脱落，而且辊面耐磨层可以反复堆焊修复，便于在线维护。柱钉