一、粉磨系統(tǒng)中的幾個關(guān)鍵設(shè)備
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(shè)置穩(wěn)流作用的稱重倉是必要的，稱重倉的容量設(shè)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。
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(yīng)敏感，因此喂人輥壓機的物料應(yīng)盡可能地除鐵徹底。系統(tǒng)中除了在進料皮帶上設(shè)置除鐵器外，還有必要在選粉機的喂料皮帶上設(shè)置金屬探測儀。而且在生產(chǎn)過程中，應(yīng)確保金屬探測儀與氣動三通閥連鎖暢通，反應(yīng)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(fù)損傷輥面耐磨層。
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(shè)備振動，無法運行。 ]
4、輥壓機
輥壓機是根據(jù)料床粉磨原理設(shè)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(shè)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。
二、影響粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量的常見因素
1、水泥原料的水分
輥壓機及其擠壓粉磨技術(shù)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(yīng)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(dǎo)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(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(yīng)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、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(yīng)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(dǎo)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。
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1200 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。 三、 輥壓機側(cè)擋板的維護 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(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(shè)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(dǎo)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(fù)，防止輥邊磨損。
四、輥壓機輥面堆焊保養(yǎng)技術(shù)
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 mPa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(yīng)力和拉應(yīng)力，當循環(huán)應(yīng)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(yīng)力成45。角，經(jīng)過兩三個晶粒后，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(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。
輥壓機運行示意圖
2、輥體及輥面材料的選用
目前在國內(nèi)外輥壓機制造中，常用的輥體材料多為Cr、w、Mo、V合金、45號鋼等鍛件，國外也有采用鑄件的。但鑄件不如鍛件使用效果好。
長期以來，對輥壓機輥面保養(yǎng)技術(shù)的研究，國內(nèi)外均進行了大量的工作。其中，整體鑄造式、堆焊式、硬質(zhì)合金柱釘式等方法就是不同時期的研究成果。整體鑄造式屬于早期技術(shù)，目前已不多用；硬質(zhì)合金柱釘式則因其對物料中的異物過于敏感或造價過于昂貴而難于推廣使用。從對耐磨性、對工況的適應(yīng)性以及使用、維護的方便性等諸多因素考慮，目前認為堆焊方法效果最好
3、輥面堆焊修復(fù)
⑴堆焊層數(shù)要求
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(shè)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。
⑵ 修復(fù)方式
堆焊成功的關(guān)鍵在于合理設(shè)計輥面的耐磨材質(zhì)和花紋形式以及制定輥面局部和整體的現(xiàn)場修復(fù)工藝。局部修復(fù)需根據(jù)損傷深度確定修復(fù)層。修復(fù)耐磨層前應(yīng)對表面水泥灰和輥面疲勞層進行清理，補焊材料應(yīng)與原輥體有良好的相容性和良好的冷焊效果，同時應(yīng)焊過渡層，以避免焊接應(yīng)力太大，破壞原輥體。局部修復(fù)一般采用焊條或CO：氣保護焊絲等進行堆焊。整體修復(fù)是指對輥體局部反復(fù)修復(fù)5～8次后，由于母體反復(fù)承受高壓擠壓應(yīng)力作用，焊接微裂紋不斷擴展，輥體會產(chǎn)生一定厚度的疲勞層，用碳弧氣刨在磨損比較嚴重的輥面上刨出幾道槽檢查裂紋情況，會發(fā)現(xiàn)輥子深處有很多層狀裂紋，較淺的距輥面約10 mm，較深的距輥面約20～30 mlTl，局部深達50～60 mlil，并且多數(shù)裂紋都沿輥子周向延伸。從刨掉的料塊來看，下表面呈植物年輪狀，一圈沿著一圈向外擴展。由此也可看出，輥子的破壞形式是高應(yīng)力磨料磨損及疲勞磨損的綜合表現(xiàn)。此時若再直接補焊，易產(chǎn)生層間脫落，故需對輥體疲勞層進行徹底修理后進行耐磨堆焊整體修復(fù)，同時配合適當?shù)臒崽幚�。疲勞層的清理一般采用碳弧氣刨或電熔刨，用砂輪打磨表面，用車床車圓，徹底清理可能存在的增碳層，然后采用埋弧堆焊的方法進行修復(fù)。無論局部或整體修復(fù)，輥體的圓度誤差和兩輥直徑誤差都不能太大，否則會引起輥壓機水平振動和兩擠壓輥不均勻載荷加大。
⑶、輥面花紋選擇
目前國內(nèi)外常用的輥面耐磨花紋形式如圖2--0所示。
輥壓機輥面的磨損為高應(yīng)力磨損，其耐磨效果決定于輥面耐磨材料的表面硬度及韌性。 對輥面進行花紋處理，有以下幾個優(yōu)點：增加輥子扒料力度，提高擠壓效率；輥面有效形成料餅，提高輥體耐磨性；磨損首先從花紋開始，對輥體是一個有效的保護。 從長期的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，采用橫條紋具有許多顯著的優(yōu)點。首先，操作工藝簡單，人為影響因素減少；其次，用作耐磨花紋焊接的材料大都耐磨性很好，但抗裂性稍差，花紋焊層上或多或少地存在裂紋，采用橫條花紋，裂紋行走方向單一，均為橫向裂紋，裂紋止于橫條，不會延伸至輥體，花紋之間不交錯，裂紋不會相互延伸交叉，輥面應(yīng)力小，輥面運行過程裂紋不會對輥體造成破壞，不會出現(xiàn)輥體剝落掉塊現(xiàn)象；同時在進行局部維修中，工藝簡單，只需對磨損嚴重的花紋進行處理，而不會影響其他部位花紋的使用。采用菱形花紋，耐磨花紋相對面積增加，對耐磨性的提高有好處，存在的問題是堆焊層交錯相連，裂紋縱橫交錯，受各方向應(yīng)力影響，裂紋會延至母體。雖然這種花紋形式有好的扒料作用，形成的料餅效果好，但由于裂紋多，走向復(fù)雜，在輥壓機高應(yīng)力作用下容易出現(xiàn)剝落，局部出現(xiàn)剝落后，由于裂紋影響到輥體，且重新修復(fù)菱形條又與原先菱形條縱橫交叉，對母體影響更大，經(jīng)常導(dǎo)致的結(jié)果是整體修復(fù)后，使用過程中一旦出現(xiàn)剝落，就止不住，以至于一月一修，維修量特別大。短棒狀和點狀不易形成料墊，對輥體保護不足；鋸齒狀花紋工藝復(fù)雜，對設(shè)備及人員要求很高，不利于推廣及現(xiàn)場操作。 綜合我們的實際經(jīng)驗及研究結(jié)果，我們認為對輥面進行橫條紋處理是最簡便易行的方法。
⑷、對輥壓機輥面的要求
輥壓機擠壓輥要求輥面有很高的硬度，一般要求HRC≥55，而且對表面裂紋的數(shù)量及分布都是有比較嚴格限制的，以免裂紋在高應(yīng)力反復(fù)作用下擴展、連網(wǎng)。同時在輥體運行中，不允許出現(xiàn)局部或大面積剝落、掉塊現(xiàn)象。因此，對擠壓輥用堆焊材料及其工藝有很高的要求。
⑸、堆焊修復(fù)材料的選擇
根據(jù)輥壓機的工況及輥面磨損情況，決定材料必須硬度、耐磨性及韌性相結(jié)合。同時硬層材料不易堆焊過厚，否則在高應(yīng)力作用下易剝落。這就需要在母體與硬層之間堆焊過渡層材料，在輥體徑向形成硬度遞增的梯度，提高輥體堆焊層的結(jié)合。
在輥壓機技術(shù)的引進和國產(chǎn)化過程中，鄭州機械研究所與專業(yè)制造輥壓機的企業(yè)——洛陽礦山機器廠合作，經(jīng)過分析輥壓機輥面的磨損機理，通過大量的耐磨實驗，對材料進行深人研究及I生能對比，研制生產(chǎn)出了ZD系列埋弧堆焊藥芯焊絲、C02氣保護藥芯焊絲及焊條。 目前采用一ZD系列埋弧焊絲對輥子進行新輥制造及舊輥再生性堆焊修復(fù)，采用ZD系列C02氣保護焊絲或焊條進行現(xiàn)場局部輥體的維修。良好的材料性能配合適宜的焊接工藝，取得了良好的效果。一Z1-)1韌性好，作為止裂層，堆焊在最底層，與母材相連；ZD2強度高，可抵抗較高的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，起到很好的緩沖作用，作為緩沖層材料，堆焊在ZDl上面；ZD3為輥面堆焊材料，焊接工藝良好，抗裂性優(yōu)良，同時也具有良好的抗磨損性能，堆焊層硬度大于HRC55，輥面保證不裂，該材料具有了耐磨性及良好韌性的有效結(jié)合，非常適于輥壓機高應(yīng)力工況，7I)3 10屬于高合金堆焊材料，耐磨性能優(yōu)異，作為花紋堆焊材料，HRC硬度在57～62之間，花紋上面會出現(xiàn)少量細小裂紋，但由于ZD3良好的韌性，裂紋不會向zD3堆焊層擴展。而輥體沒有裂紋的最大優(yōu)勢在于在高應(yīng)力作用下，不容易在輥體內(nèi)部積存太多水泥粉塵導(dǎo)致輥體局部發(fā)空，而出現(xiàn)大面積剝落。 為保證修復(fù)質(zhì)量，清理工作非常重要。對于舊輥子修復(fù)，清理時間與堆焊時間基本對半，甚至多于堆焊時間，底部清理徹底，是保證堆焊層良好結(jié)合性的前提條件。堆焊時首先將輥子整體預(yù)熱到一定溫度，用一ZDl堆焊使輥體找圓，后上車床車圓；而后連續(xù)堆焊ZD2、ZD3、ZD310，全部焊完后，再把輥體整體預(yù)熱一下，用保溫材料將輥體仔細包好，緩冷。局部修復(fù)或現(xiàn)場維修時預(yù)熱溫度可適當?shù)鸵恍?SPAN lang=EN-US>
⑹、使用效果
根據(jù)不同的水泥廠使用情況來看，拆下來采用埋弧自動焊大修的輥面使用效果最好，輥子使用壽命均在6 000 h以上，有的已突破10 000 h�，F(xiàn)場維修建議采用C0：氣保護藥芯焊絲或焊條。建議水泥廠在使用輥壓機時，對輥面要維護好，不要等輥面磨損到實在不能使用了再堆焊。如果耐磨花紋磨損完了，失去了最外面耐磨層的保護，下面的過渡層磨損就會很快，這是對輥壓機致命的破壞。對輥壓機輥面的及時堆焊維護是保證輥壓機使用壽命的關(guān)鍵。輥面維護得好，可大大減少停機堆焊次數(shù)。
五、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(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)時機，修復(fù)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(dǎo)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。
六、結(jié)束語
現(xiàn)在輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)技術(shù)比較成熟，工藝簡單，設(shè)備配置合理，只要廠家加強對技術(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，進行離線再生性修復(fù)，對輥體進行徹底清理、探傷，對輥體進行去應(yīng)力處理，并在焊接修復(fù)過程中根據(jù)焊接工作量進行不同的消除焊接應(yīng)力的處理，使輥體翻新如初，這樣可以延長輥體使用壽命。經(jīng)過再生修復(fù)后的輥子使用壽命會明顯提高。
