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辊压机辊面修复技术应用
发布日期:2009-04-22点击: 次

辊压机辊面修复技术应用

江苏*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Φ4.2m×13m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P·Ⅱ52.5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(如图1)。

  图1、Φ1700×1800mm辊压机辊面修复前磨损情况辊面其余部位还使用进口焊丝堆焊,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(Φ1.6mm)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(如图2,图中右边为ZD系列焊丝修复的辊面,左边为进口焊丝修复的辊面)。运行4个月后,辊面磨损均匀,横条高度还有3mm左右。

  图2、Φ1700×1800mm辊压机辊面修复运转1个多月后磨损情况新辊套堆焊有了此次成功合作经验,2006年11月,Φ1700×1800mm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。

  Φ1700×1800mm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(如图3),确认合格后,把辊子预热到一定温度,待焊。

  图3、Φ1700×1800mm辊压机动辊辊套堆焊前进行超声波探伤2.首先用ZD1埋弧药芯焊丝(Φ4.0mm)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(Φ4.0mm)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(Φ4.0mm)堆焊耐磨层。

  5.最后用ZD310药芯焊丝(Φ1.6mm)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(如图4)。

  图4、Φ1700×1800mm辊压机动辊辊套整体堆焊后效果图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。

  图5、Φ1700×1800mm辊压机动辊辊套使用近8个月后效果图总结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175±25℃,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系列药芯焊丝在RP-Z170/180辊压机上的成功应用意义重大,解决了大型辊压机辊面易剥落、耐磨性差的难题,为国内同样使用德国KHD(洪堡)公司辊压机的水泥企业提供了修复经验。生产修复次数的减少将大幅提高系统的运转率,减少维修成本,更为凸现辊压机在粉磨领域节能低耗的优势。

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