大型进口辊压机辊面修复国产化应用的实践.doc

第二届水泥丁牝刚耐磨材料技术研讨会论文集大型进口辊压机辊面修复国产化应用的实践孙维亮潭贝才嘉新京阳水泥有限公司 (212413)摘要分析辊压机辊面的耐磨性对辊压机设备安全、系统运转率，维护成本的重耍性以及辊面磨损对 系统设备的危害，介绍在辊面修复过程中进口焊丝与郑州机械研究所自行研制生产的 ZD系列药芯焊丝的应 用对比，强调进口辊压机国产化焊丝修复的重要性和必要性0概述嘉新京阳水泥有限公司是台湾水泥企业 ——嘉新水泥在中国大陆投资兴建的，生产线采用国际最先 进的新型干法窑外分解技术，进口设备比较多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 +VSK选粉机，配套国产中 4． 2m X 13m球磨机 +SKS3250 高效选粉机，组成联 合粉磨工艺 2004年 8月 1日正式投产，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，产母急速下降，还由此引发一系列重大设备故障针对辊压机辊面磨损问题，曾尝试多种修复方案， 由南方多家公司采用迸 [__|焊丝修复试验，均告失败直至 2006年 8月与郑州机械研究所合作，终于解决这 一难题。

RP-Z170／ 180辊压机参数如下：辊子尺寸：直径 1700rmza，长度 1800mm；通过量： 1260t／ h； 辊面线 速度： 1． 8m／ s；操作功率： 2 x 1450kW1辊面磨损对辊压机设备的负面影响 众所周知，辊压机机械结构中的难点、重点问题如辊子轴承系统、液压系统、润滑系统等都已成功得到解决，只有辊面磨损问题还在困扰众多水泥生产厂家 RP． Z170／ 180辊压机原装辊面花纹形式为间断 焊棱条 (ILP)，试生产 2个月后辊而大面积剥落，大的地方约 350ram×350mm ，且集中在辊面距两侧350mm 部分 (如图 1)图 1中 1700mm×1800ram 辊压机辊面修复前磨损情况46第二届水泥工、 Ik用耐磨材料技术研讨会论文集 耐磨横条脱落后辊体母材失去保护，咬合力下降，辊面迅速形成多处坑洞、辊面失圆其对设备的直接危害如下：1．1减速机及轴承故障 ，辊面磨损是辊压机振动的主要原因之一，设备振动过大对传动设备危害甚大由于操作经验不足， 辊面磨损后，没有及时停机修复，辊压机在持续的振动后不久定辊非传动端止推轴承一只滚珠碎裂损坏， 定辊行星减速机二级行星轮齿轮碎裂，动辊减速机太阳齿轮碎裂，不得不停机大修。

1．2产能降低辊面磨损失圆后辊压机功率波动幅度加大，从新辊的几十千瓦波动到后期的几百千瓦，儆功效率下 降，系统 PIl52． 5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， 1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1． 3液压系统承裁超负荷 辊面磨损后动辊两侧轴承座频繁移动，氮气囊内缓冲气体经反复冲压后出现高温，对液压缸密封圈、气囊袋的寿命产生不良影响液压系统高压油泵、比例电磁阀都会因若干次的工作而减少寿命 为了避免设备故障，保持辊压机较高的产能指标，我们采取牺牲运转率的折衷方案，每月必须定期停机72h，采用进口焊丝现场修复，每次的维修费用平均约5万元这样既影响正常生产，又增加维修成本解决辊面剥落、磨损问题已刻不容缓2辊面磨损原因及焊材选择 在南方专业焊接公司A和公司B修复辊压机辊面均告失败后，为了解决辊压机辊面剥落问题，我厂与郑州机械研究所合作共同分析辊而磨损机理辊压机是由两个速度相同，相对运动的辊子组成，物料在 两个辊子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高应力磨料磨损 特别是辊压机辊子直径达1700mm，辊面线速度较快(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， 11)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 VJNiCrM022 作为过渡层打底层， HARDFACE 167NB ． O作为耐磨 层， FLUXOFIL 56S 焊接边角， FLUXOFIL 66作为堆焊耐磨横条该横条与耐磨层结合力、抗裂性很差， 使用一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啬 f5延展，还降低了辊套寿 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 ZDl， ZD2 、 ZD3 、 ZD310 系列 COz 气体保护药芯焊丝 ZDl 的特点是韧性好，作为止裂层焊在最下面 ZD2 强 度高，可抵抗较高的拉应力和压应力，起到很好的缓冲作用，可作为缓冲层使用 ZD3为辊面耐磨材料， 可作为耐磨层焊在 ZD2上面 ZD310 属于高合金堆焊材料，耐磨性能优于 ZD3，主要作为辊面的耐磨花纹 层，花纹层一般堆焊成横条状为了验证 ZD系 Yllco：气体保护药芯焊丝的优越性， 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，修复辊压机动辊辊面磨损比较严重的部位 (如图 1)，即宽度为 300mm的整个圆 周。

辊面其余部位还使用进口焊丝堆焊采用半自动堆焊辊面，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"C眈上，现场施工比较麻烦47第二届水泥工业用耐垮材料技术研讨会论文集 辊压机正常运转一个多月后，用 ZD系列 CO：气体保护药芯焊丝修复的辊面只有微量磨损，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 a为 ZD系列焊丝修复的辊面， b为进口焊丝修复的辊面 )运行四个月后，辊面磨损均匀，横条高度还有 3mm左右a b图 2中 1700ram x 1800ram 辊压机辊面修复运转一个多月后磨损情况3新辊套堆焊 ，有了此次成功合作经验， 2006年 1 1月，中 1700mm×1 800mm 税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，德国焊接专家专程到京疆公司，检查由郑州机械研究所现场修复的辊面使用情7 况，又专程到郑州机械研究所考察堆焊车间，对郑州机械研究所的技术优势、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，德国焊接专家与郑卅 I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，对郑卅 I机械研究所自行研制生产的 ZD系 列药芯焊丝及相关工艺，非常认可4 qr91700ram×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 1：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2)用 ZDI埋弧药芯焊丝 (04． 0)打底堆焊止裂层 ZDl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 (04 0)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)再用 ZD3埋弧药芯焊丝 (04， 0)堆焊耐磨层 ZD3焊丝是堆焊辊压机挤压辊的高硬度、高韧性辊面耐磨堆焊材料，堆焊金属具有较高的焊接硬度和良好的抗裂性能由于堆焊金属中含有大量的台金元48第二届水泥工业用耐磨材料技术研讨会论文集 素，堆焊金属具有优异的抗磨粒磨损和抗挤压磨损的综合性能5)最后用 ZD310 药芯焊丝 (中 1,6) 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 3中 1700nml x 180嘶Ⅱn辊压朝．动辊辊套堆焊前进行超声波探伤 1114巾,1700mm×1800nm-dI昆压,机动辊辊套整体堆焊后效果图堆焊后的动辊于 2007 年 1月 1日投入使用至今，辊面保持完好，而同期使用进口焊丝堆焊的定辊辊面 两侧 300ram宽耐磨横条已全部脱落，表明 ZD系列药：剖导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5结束语 (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能量费用再次花费掉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问，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，使用效果不理想而 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。