立磨磨輥磨盤(pán)硬面堆焊在建材行業(yè)的發(fā)展的作用
立磨磨輥磨盤(pán)硬面堆焊在建材行業(yè)的發(fā)展的作用。
立磨是水泥制粉系統(tǒng)的重要設(shè)備，但是由于工作物料（如鋼渣、石灰石等）硬度十分高，有的還具有腐蝕性，在破碎和研磨過(guò)程中磨盤(pán)、磨輥等工件受到 磨損和沖擊。同時(shí)由于工件本身的耐磨性不強(qiáng)，因此工件的壽命較短，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。傳統(tǒng)上國(guó)內(nèi)水泥生產(chǎn)廠都是采取更換備件的方式來(lái)保證生產(chǎn)，但勢(shì)必造成資金和時(shí)間的浪費(fèi)。
??上世紀(jì)90年代中期，歐洲開(kāi)發(fā)推廣了立磨磨輥磨盤(pán)的離在線堆焊修復(fù)技術(shù)，解決了當(dāng)時(shí)立磨生產(chǎn)中存在的磨輥磨盤(pán)磨損嚴(yán)重和壽命短的弊病，既降低了生產(chǎn)成本，又減少了不必要的停磨時(shí)間。
??從1998年開(kāi)始，作者就一直尋求合理高效的維護(hù)方式。自2001年參與對(duì)中國(guó)第一臺(tái)礦渣磨在線堆焊修復(fù)以來(lái)，在國(guó)內(nèi)開(kāi)展了水泥或礦渣立磨磨輥和磨盤(pán)的明弧堆焊修復(fù)技術(shù)，選擇了合適的特殊藥芯焊絲，到2008年八月，作者已經(jīng)直接和間接對(duì)至少100臺(tái)生料磨和礦渣磨進(jìn)行了多次離線或在線堆焊修復(fù),并參與了至少160只宇部、川崎、沈重、非凡、萊歇和天津院等立磨的新輥備件的制造，用于替代進(jìn)口。實(shí)踐表明，相對(duì)鑄造件，明弧堆焊修復(fù)可使水泥或礦渣立磨磨輥和磨盤(pán)的壽命提高一倍；采用復(fù)合制造的方法生產(chǎn)新品，成本是原裝進(jìn)口的1/2左右，壽命卻與之相當(dāng)。本篇回顧了作者在過(guò)去涉及的多種類(lèi)型的立磨堆焊情況和使用效果。
??2 磨機(jī)的磨損機(jī)理
??磨機(jī)的磨損主要是物料對(duì)磨輥及磨盤(pán)的摩擦損耗而產(chǎn)生的三體磨料磨損。利用電鏡和金相組織分析可知，隨著物料中雜質(zhì)（如石英和黃鐵礦）含量的增加，對(duì)磨輥表面形成的磨溝增多且明顯變寬，因此，物料中雜質(zhì)的硬度對(duì)磨輥磨損有重要的影響，不同的物料對(duì)金屬的磨損程度不同，工件的壽命也就不同。因此，磨輥的磨損方式主要是物料中的硬質(zhì)顆粒對(duì)其表面造成碾動(dòng)磨削，使金屬表面產(chǎn)生顯微切削和碳化物的破碎、剝落。例如礦渣立磨，不用硬面堆焊通?？傮w磨損率為10－12g/ ton。但磨損率在較大程度上由游離鐵的含量決定。研究表明，游離鐵的含量每增加0.1%，磨損的比率就會(huì)增加10％。由于磨損率較高，其使用壽命較低。
??3 堆焊工件和鑄造工件的性能比較
??3.1 鑄造工件與堆焊工件的差異
??以一個(gè)滾動(dòng)的磨盤(pán)和一至四個(gè)磨輥為代表，靠磨盤(pán)和磨輥的內(nèi)磨來(lái)驅(qū)動(dòng)。此類(lèi)磨主要粉碎石灰石、泥灰石（水泥原料），煤塊（用于加熱烘干），所受沖擊低，三體磨損。
??多年來(lái)，對(duì)磨損部件只能采取替換新磨輥和磨盤(pán)鑄件的方法，然而，鑄件靠一種硬質(zhì)材料來(lái)增強(qiáng)抗磨性，而鑄造工藝則限制了此類(lèi)合金的含量。所以，耐磨鑄件從未達(dá)到效用，表現(xiàn)為由于局部過(guò)度破壞，造成工件使用壽命低。公司采用明弧堆焊的方法，對(duì)磨損報(bào)廢的工件進(jìn)行堆焊修復(fù)，也大量復(fù)合制造新品，利用藥芯焊絲中各種可改善性能的各種金屬可以容易的加入，使工件堆焊后的性能大大優(yōu)于鑄件性能。
??目前，立磨所使用的磨輥、磨盤(pán)有兩種，即鑄造部件和堆焊部件兩類(lèi)。這兩種部件耐磨層的化學(xué)成分都屬于高碳高鉻合金鑄鐵系列，鑄造件中含有一定量的Ni元素，引起它們耐磨性差異的原因在于兩者的顯微組織分布狀態(tài)和性能的不同。一方面由于組織中顯微硬度不同引起兩種部件的宏觀硬度不同（鑄造件硬度為HRC52--58，堆焊件硬度HRC58--62）.另一方面，由于碳化物在基體中分布形態(tài)的差異，造成鑄造件遠(yuǎn)低于堆焊件的運(yùn)行壽命。因此，堆焊后部件在工藝、內(nèi)在質(zhì)量、可修復(fù)性、經(jīng)濟(jì)性等方面優(yōu)于鑄造件。圖1為作者在過(guò)去近10年來(lái)對(duì)典型的立磨磨盤(pán)磨損曲線的總結(jié)。
??圖1 未堆焊的磨盤(pán)磨損數(shù)據(jù)表
??圖示藍(lán)、綠、紅線分別表示三種規(guī)格的未堆焊的磨盤(pán)在半徑方向磨損深度，可以看出磨損程度很大。
??圖2 堆焊后的磨盤(pán)磨損數(shù)據(jù)圖表
??藍(lán)、綠色線表示與圖1相同的兩種規(guī)格的磨盤(pán)堆焊后在相同使用條件下的磨損深度，圖示可見(jiàn)磨損程度顯著減少。磨輥的情況與磨盤(pán)情況相似。綜合計(jì)算結(jié)果，可以認(rèn)為堆焊磨輥磨盤(pán)的壽命是鑄造件的2倍左右。
??3.2 鑄造工件的缺陷
??鑄造耐磨件較之堆焊件在同樣的硬度水平下，因韌性差而更易斷裂，如圖3所示，浙江某水泥廠鑄造磨輥磨盤(pán)在使用未達(dá)到壽命時(shí)就發(fā)生了斷裂。而由圖4可清晰地發(fā)現(xiàn)，鑄造磨輥坑坑洼洼的破壞外觀，更能證明其韌性差，較易不均勻剝落。
??3.3不同鑄造工件的質(zhì)量差異
??而鑄造工件也因制造廠家不同，其耐磨損耐剝落性能也存在較大差異，如圖5和圖6 所示。同一水泥廠的兩臺(tái)立磨，生產(chǎn)時(shí)間相同，但其磨輥的外觀差別明顯。
??4 立磨輥套和襯板斷裂的情況
??4.1 因內(nèi)在缺陷發(fā)生斷裂
??有些鑄造磨輥因其內(nèi)部存在缺陷，在堆焊過(guò)程或焊后使用過(guò)程中也會(huì)發(fā)生斷裂，如圖和圖。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，某國(guó)外公司為中國(guó)客戶的立磨采購(gòu)的磨輥是新簽約的生產(chǎn)商制造的。該制造商共給中國(guó)客戶提供了三只輥?zhàn)樱?003年均出現(xiàn)了斷裂。此事發(fā)生在山西和江蘇的兩個(gè)鋼廠的水渣磨上。
??同一家立磨公司提供的磨輥，在2008年的國(guó)內(nèi)山東省某水渣磨上使用，在工藝合理的情況下在線堆焊后有兩只輥也發(fā)生了斷裂，一只輥堆焊前就發(fā)生了斷裂。圖9-1為其中一只輥斷裂后的情況。某廠錐型輥使用2個(gè)月后情況。
??實(shí)際上，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，水渣立磨磨輥磨盤(pán)必須是可焊的，否則每一兩個(gè)月就停產(chǎn)換輥，將使生產(chǎn)難于安排，最重要的是磨輥磨盤(pán)消耗將吃掉所有生產(chǎn)利潤(rùn)。
??所以輥?zhàn)拥馁|(zhì)量取決于材料的設(shè)計(jì)，也決定于生產(chǎn)工藝和熱處理工藝，每一步都須非常仔細(xì)。
??4.2 因堆焊過(guò)厚產(chǎn)生斷裂
??在磨損特別嚴(yán)重的情況下，比如已經(jīng)磨掉了基體1/2-2/3厚度，在堆焊過(guò)程或之后，經(jīng)常出現(xiàn)本體斷裂，如圖10和圖11。因此通常來(lái)講，應(yīng)盡量在磨輥未受到嚴(yán)重磨損時(shí)安排堆焊修復(fù)，既保證產(chǎn)量高，也會(huì)避免出現(xiàn)本體斷裂，造成較大的損失。
??4.3 因堆焊工藝不合適而斷裂
??實(shí)際上，如果堆焊工藝選擇不合適，也會(huì)發(fā)生輥?zhàn)訑嗔训那闆r。堆焊工藝主要涉及堆焊過(guò)程輥面的溫度和是否使用過(guò)渡層等。這方面的失敗事例很多，如北京某公司為杭州某水泥公司在2006年堆焊輥?zhàn)拥倪^(guò)程中發(fā)生斷裂；該同一公司在大同電廠在線堆焊施工時(shí)，將兩只MPS中速磨輥焊裂；同一公司在2005-2006年在堆焊石嘴山電廠磨輥時(shí)，焊裂2只；另一公司為大連莊河電廠中速磨堆焊時(shí)，未焊完即發(fā)現(xiàn)有一輥斷裂。
??4.4 因堆焊焊絲選擇不當(dāng)
??如使用焊絲焊后金屬收縮系數(shù)與欲焊工件相差較大；或是焊絲配方設(shè)計(jì)不合理；還有如焊絲雜質(zhì)成分高等都有可能造成輥?zhàn)佣押笖嗔鸦蛘邉兟?。此外不是焊絲的成分相似就意味著性能相同，也就是說(shuō)只靠簡(jiǎn)單地模仿焊絲成分，是不能達(dá)到其的使用和焊接性能的。因此在選擇堆焊材料時(shí)，應(yīng)立足于大廠和品牌以及有名氣的廠家，價(jià)格不能作為僅有或第一的選擇。圖12為堆焊廠采用國(guó)內(nèi)某品牌焊絲堆焊后未使用前即發(fā)生了大面積剝落。立磨m.jxfjg.com